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"Traitement de destruction des matières putrescibles contenues dans les eaux résiduelles*
La présente invention se rapporte au traitement de destruction des matières organiques putrescibles contenues dans les eaux résiduelles. Plus particulièrement, elle concerne la destruction des boues d'égouts ou analogues provenant de réservoirs de décantation en liaison avec la destruction de l'écume flottante qui contient de la graisse et des matières grasses,
qui doit être écumée et collectée séparément tandis que la boue déposée est soutirée continuellement du réservoir*
L'écume ainsi collectée dans la chambre ou fosse à écume adjacente au réservoir de décantation peut être relativement diluée du fait qu'elle contient des composants à base de graisse ainsi que d'autres matières organiques ainsi qu'une certaine quantité d'eau qui pénètre dans cette fosse. A mesure que cette chambre à écume se remplit, la graisse et les matières grasses
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s'accumulent dans une zone supérieure recouvrant une masse sensiblement non graisseuse de liquide à la partie inférieure de laquelle les matières solides de la boue peuvent être collec- tées.
La destruction des composants graisseux ainsi collectés a constitué un problème de longue durée par le fait que pério- diquement lorsque la fosse à écume est pleine et que suffisam- ment de graisse s'est accumulée dans la zone supérieure, la chambre à écume doit être vidée pour pouvoir soumettre la fraction graisseuse à un- traitement de destruction tout en faisant couler par la partie inférieure la boue du réservoir, cette destruction devant être effectuée par exemple par com- bustion. ou par digestion de la boue.
Si le traitement de destruction est effectué par combus- tion, il se produirait une perturbation due principalement à l'introduction soudaine de la fraction graisseuse à fort pou- voir c@forifique produisant des températures de combustion excessives et nécessitant des variations soudaines de l'alimen- tation en oxygène avec le risque d'une combustion incomplète et par suite de la présence d'odeurs dans les gaz de combustion.
Si le traitement de destruction est effectué par diges- tion do la boue, alors le pompage de la fraction d'écume de la fosse collectrice dans le digesteur produirait en fonctionne- mont une couche excessive d'écume accumulée à la surface de la masse de boue subissant une digestion dans le réservoir diges- tour. Finalement, la couche d'écume peut s'accumuler usqu'à une hauteur de quelques mètres, ce qui réduit considérablement le volume effectif du réservoir digesteur.
Pour traiter les problèmes précédents concernant la des- truction de l'écume et de la graisse, on a utilisé divers procédés pour manipuler séparément et détruire la fraction graisseuse. Par exemple, on a installé des ensembles de
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combustion de graisse séparés, lesquels ensembles étaient pré- vue conçus et mis en fonctionnement dans ce but particulier, ou bien autrement il fallait charroyer l'écume et la graisse pour les emmener à une décharge.
Selon la présente invention les problèmes indiqués plus haut do manutention et de destruction de la graisse sont trai- tés d'une façon simple et efficace en introduisant l'écume ou la fraction graisseuse collectée directement dans le lit de boue du réservoir de décantation de telle sorte que l'écume ou la fraction de graisse se trouve incorporée et dispersée ou emprisonnée dans un volume relativement important de la boue qui contient la masse de matière organique combustible décan- table de l'eau d'égout* De cette façon, on supprime les pertur- bations fonctionnelles précitées et la destruction de la ma- tière organique de l'eau d'égout qui comprend la graisse et les matières graisseuses peut s'effectuer uniformément, le volume du lit de boue servant de tampon ou d'égalisateur.
Selon un mode de réalisation, on se sert d'un réservoir de décantation comportant un lit de boue auquel la fraction graisseuse de l'écume collectée peut être renvoyée pour l'y emprisonner et la détruire.
Selon un autre mode de réalisation, de la boue d'égout diluée ainsi que la fraction graisseuse collectée provenant du premier réservoir ou réservoir clarificateur primaire, sont envoyées à un réservoir de concentration beaucoup plus petit opérant avec un lit de boue profond, et des moyens servent à disperser la fraction graisseuse dans ce lit de boue concentrée* La boue concentrée résultante, après avoir été soutirée de l'épaississeur, est soumise à un traitement de destruction ap- proprié.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront au cours de la description détaillée
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qui va suivre faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réali- sation conforme à l'invention.
Sur ces dessins t la figure 1 est un schéma de circulation représentant un premier mode de réalisation de la présente invention n'uti- lisant qu'un ensemble de sédimentation équipé de façon à per- mattro d'introduire l'écume ou la fraction graisseuse dans la zone inférieure du réservoir; la figure 2 est un schéma de circulation représentant un autre mode de réalisation utilisant une combinaison d'un ou plusieurs réservoirs clarificateurs avec un épaississeur par sédimentation, équipé pour permettre l'introduction de l'écume ou de la fraction graisseuse provenant du clarifica- teur dans la zone inférieure de 1'épaississeur; la figure 3 est une vue de détail considérablement agran- die en coupe verticale d'un exemple d'épaississeur, un moyen d'admission se trouvant à la partie inférieure servant à intro- duire la. fraction graisseuse;
la figure 4 est une vue considérablement agrandie de la fosse collectrice d'écume du réservoir clarificateur.
Pour un traitement d'eaux d'égout, par exemple, la pré- sente invention peut être mise en pratique en utilisant un seul ensemble de sédimentation, comme on le voit sur la figure 1, ou en mettant en oeuvre un ou plusieurs réservoirs olarifi- cateurs envoyant la boue qui s'écoule par leur partie inférieu- re à un épaississeur par sédimentation comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2.
Dans chaque cas, la présente invention se rapporte à des agencements spéciaux per-' mettant d'introduire la matière de l'écume flottante ou la fraction graisseuse séparée précédemment dans le lit de boue d'un réservoir de sédimentation respectif de telle sorte que
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la graisse se trouve dispersée et emprisonnée dans un volume relativement important de boue d'égout. Outte dissémination
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de la gsaisao il fort pouvoir calorifique dans un grand volume de boue do pouvoir calorifique rclo.t1veT.1ont faible forme un amortissement ou un tampon contre les chocs de charge dans l'opération de destruction suivante, de sorte qu'à la foie la
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amtièpe organique et la graisse sont soumises ensemble à une âostuetioa :
0011.13 chacun des aèdes do réalisation de ce trai- tomont de conditionnement préparatoire de l'eau d'égout qui sont représentés ici, la destruction des matières de l'eau
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d'égout oc trouvant dans la boue peut gtre effectuée par ex pie pas MR procédé de combustion ou autrement à 1'aide d'une digestion, aa.a6ro'bie<.
Dons Io modo de réalisation de la figure 1 qui ne compor- te qu'un seul r6cervoirg on a représenté un réservoir 10 de 3édimcnto.tio", continue comportant une entrée d'alimentation 11 al1mcntúe on liquida résiduel ou en eau d'égout lia, une auge do débordement 12, une chicane 13 pour l'écume,concentrique à
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1.0aure et espacée intérieurement de celle-ci, et un dispositif d'écumage 14 tournant avec une structure rotative 15 de raclage
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de la bouo. Un collecteur d'écume 16 disposé au voisinage de la chicane reçoit l'écume flottante entraînée par l'écumoire* pour l'envoyer dans une fosse à écume 16a disposée sur le bord du réservoir. Un exemple d'un dispositif d'écumage et de collec-
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tion d*éoume est donné dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique îî0 2 611 485.
Ce réservoir de décantation comporte un fond de forme conique dans lequel la boue d'égout peut subir un certain
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épaîcaizoomont comme indiqué par la lit de boue B-l, tout en étant malaxée par les lames de la structure de raclage, un moyen de sortie 17 étant disposé au centre du fond pour évacuer la boue. Lo liquide d'égout séparé qui déborde et qui est
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évacué 10 peut etro envoyé à une décharge ou bien il peut 8tre co1c a t0 quelconque dos formes de traitement biologique 6obic ocoondairo classique où tout ou partie de la boue se- condairo rdoultantc peut être envoyùo au réservoir 10, comme indique on 19.
Une pompe principale comporte une première liaison d'au-
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piratioa 21 avec le mOYt,l1. de sortie 17 de la boue et une secon- do Mr.&ca âtaopiaiatior' 22 avec le fond de la fosse à écume 16a. Dos 'vannes do commue-de sont disposées sur le côté aspira- tion de la pompe, comme représenté par les vannes de commande
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&3 Ob 2:' 6QD ot los liaisons d'aspiration respectives de In nO!l\Y)041 Oco vromoa :OÜ',ir;'1!1:t {Hro maaoeuvrées de telle sorte que 1[1. !}OBj)C' aapizo la boue s'écoulant par on des- soua soûle du réservoir jusqu'au mêlant Qû. la fosse à écume do trouve pleine ou qu'une quantité ïriporte-nto s'y est accumu- lue 0-ë, 2i,:
L est stratifiée suivant ua volume d'eau ou d'eau et tle' bouc Gous'-jaocnte par rapport à une couche supérieure ou sono 10 gsaicso. Àoa moment on pout régler les vannes de sorte lu poEno aspire tenporolreaont de l'eau seule de la fosse, ou de façon à aspirer simultanément la boue s'écoulant par des- sous 01..: co, voJl.qO sous-jacent de l'écume. Après que la fraction non graiooouso a été ainsi aspirée de la fosse, on peut rendre cars vannes leur position initiale de aorte que la pompe aspire à nouveau la boue s'écoulant par dessous seule..
Ensuite la fraction graisseuse restante est pompée
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oôparômont do la fusse collectrice d'écume et envoyée dans la Basse du lit de boue qui se trouve dans le réservoir. Dans ce but, on utilise une pompe auxiliaire 25 de capacité relative- ment faible on comparaison de colle de la pompe 20. Cette pompe auxiliaire présente une liaison d'aspiration 26 avec le fond de la fosse et elle est pourvue d'une vanne de commande 27.
Une liaison, de refoulement 28 pourvue d'une vanne de commande
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29 va de la pompe auxiliaire au fond du réservoir pour refouler la fraction graisseuse dans une région espacée du moyen de sortie de la boue du réservoir. La vanne 24 étant fermée, et les vannes 27 et 29 ouvertes, la pompe 25 introduit la fraction graisseuse provenant de la fosse relativement lente- ment dans la masse de boue, ce qui fait disperser la graisse dans celle-ci, même lorsque la pompe principale 20 continue à aspirer la boue par la vanne 23.
Ensuite, une fois que la Pompe auxiliaire est arrêtée et que les vannes 27 et 29 sont fermées, la. fesse commence à nouveau à se remplir d'écume qui lui est envoyée pas- le dispositif d'écumage.
On a représenté la pompe auxiliaire 25 comme comportant une autre liaison de refoulement 30 munie d'une vanne de comman- de 31 et allant directement au moyen de sortie de la boue du réservoir. Une telle connexion peut être commandée en manipu- lant les vannes respectives.
La pompe principale 20 dans cet exemple envoie la boue Découlant par-dessous de4s laquelle est dispersée la graisse par une vanne de commande 32 à un poste 33 d'élimination de l'eau qui est indiqué schématiquement ici par une machine centrifuge du type à cuve pleine,
bien que par exemple on puis- ce également utiliser un ensemble de filtrage sous vide continu ou un filtre à tambour rotatif à la place de la machine centri- fuge.Ces machines sont capables d'éliminer l'eau de la boue s'écculant par-dessus jusqu'à une concentration de matières solides comprises entre 25 % environ et 35 % environ avec une consistance d'un gâteau humide. Des ensembles d'élimination de l;eau de ce type sont bien connus en eux-mêmes.
Dans le cas de la machine centrifuge, le bol du rotor centrifuge do forme conique fournit par sa, grosse extrémité le liquide séparé de l'eau d'égout, représenté ici comme revenant :plie une soupape de commande 33a à l'orifice d'entrée d'alimen-
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tation du. réoinservoir. Le gâteau humide de matière est envoyé par la petits extrémité du rotor propulsé par une vis de trans- port de forme conique tournant à une vitesse différentielle à l'intérieur du bol massif du rotor et par rapport à celui-ci, ce gâteau étant alors envoyé à un poste de combustion 34.
Un système de combustion pour des gâteaux de matière humide ou dee éléments analogues est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérioque N 2 171 335, suivant lequel la matière du gâteau est soumise à une opération de séchage avant d'être soumise à fin- cinération proprement dite. On peut utiliser d'autres types de systèmes de combustion.
Une autre connexion 35 représentée en pointillé indique que la destruction de la boue dans laquelle la graisse est dis- perse et est noyée peut également être effectuée au moyen d'une digestion anaérobie dans le réservoir digesteur.
Une autre liaison d'évacuation 36 munie d'une vanne de commande 37 partant de la pompe 20 et contournant la machine centrifuge permet au refoulement de la pompe d'être envoyé directement dans le réservoir de décantation pendant que la pompe 20 aspire la fraction non graisseuse ou l'eau de la fosse* Ceci pout être obtenu en formant les vannes 32 et 33a et en ouvrant la vanne 37.
Comme représenté dans les modes de réalisation des figu- res 2 et 4, la présente invention peut être utilisée avantageu- sement pour un traitement d'eau d'égout où de la boue diluée s'écoulant par le dessous d'un réservoir clarificateur primaire est pompée et envoyée dans un épaississeur de sédimentation beaucoup plus petit mais extrêmement chargé pour concentrer encore d'une façon importante les matières solides en appliquant des moyens de commode d'épaississement, tels que ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2 850 449.
En bref, suivant l'opération d'épaississement décrite
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dans ce brevet, un effluent primaire de qualité élevée, c'ast- à-dire un effluent transportant un minimum de matière en suspen- : sion, peut être obtenu à la sortie du clarificateur primaire lorsque la boue primaire du fond du clarifioateur est soutirée de celui-ci avec une dilution exceptionnellement élevée, à savoir après une rétention relativement courte dans le réservoir clarificateur et ainsi dans un état frais ou relativement non- -vieilli, de sorte que la putréfaction des matières solides de la boue ainsi que son gazage n'affectent pas la qualité de l'effluent primaire.
Selon ce brevet, la boue fraîche diluée provenant du réservoir clarificateur est soumise à une opéra- tion d'épaississement réglée spécialement qui implique, entre autres facteurs de réglage, le maintien d'un lit de boue de profondeur important dans l'éraiasisseur, ces réglages conjoints ayant pour effet que la boue n'est pas septique même lorsqu'on obtient dans ce lit une concentration élevée en matières soli- des.. Les conditions de travail du clarificateur et de l'épais- siseur étant réglées les unes par rapport aux autres suivant les enseignements de ce brevet, on n'a besoin que d'un réser- voir d'épaississement relativement petit mais extrêmement char- gé, qui occupe une surface qui peut n'être qu'un dixième seule- ment de la surface du réservoir clarificateur ou même moins.
Une série de clarificateurs peuvent servir à fournir leurs boues de fond diluées respectives à un seul épaississeur extrê- mement chargé mis en oeuvre de la façon enseignée par ce brevet*
Selon le brevet, on peut bénéficier d'avantages économiques et fonctionnels importants, par exemple lorsque la boue ainsi épaissie est soumise par exemple à un traitement de destruction dans un digesteur anaérobie. L'effluent primaire provenant de l'opération réglée de la façon indiquée plus haut peut être soumis à n'importe lequel des modes de traitement aérobie clas- siques donnant une boue de clarificateur secondaire qui peut
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être ajoutée à la boue de clarificateur primaire qui pénètre dans 1 t épaississeur.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le système de traitement comprend un réservoir clarificateur 0-1 et un épaississeur T-1. Le olarificateur peut être d'une façon générale du type décrit plus haut pour le mode de réali- sation de la figure 1, il est équipé d'une auge de débordement pour le liquide provenant de l'eau d'égout,
d'un écumeur tour- nant avec la structure de raclage et coopérant avec une chicane pour l'écume afin d'envoyer l'écume flottante dans un collecteur et dans une fosse collectrice d'écume P recevant l'écume et la graisse du collecte=* Une pompe 38 comportant une liaison d'aspiration avec l'orifice de sortie du fond du réservoir clarificateur et avec l'orifice de sortie du fond de la fosse collectrice d'écume, respectivement, peut être mise en oeuvre par la manoeuvre de vannes appropriées, telles que les vannes 39 et 40, pour aspirer la boue provenant du clarificateur ou pour aspirer périodiquement le contenu de la fosse collectrice,
ou pour aspirer simultanément à partir de ces deux sources* La pompe 33 envoie la boue diluée provenant du clarifica- tour e t/ou la matière de l'écume provenant de la fosse collec- trice P dons l'épaississeur T-1. L'épaississeur peut être du type représenté plus complètement sur la figure 3, il peut être équipé d'une structure de raclage 41 supportée et tournant sur un pilier central 42.
Plus particulièrement, cette structure est représentée comme étant pourvue de plus de rangées de tiges d'épaississement verticales 43 ou d'éléments analogues* De plus, le fond de ce réservoir présente un évidement spécial 44 espacé de l'évacuation centrale de boue, et servant à introduire la fraction graisseuse provenant de la fosse collectrice de boue @
P du clarificateur dans le lit B-2 de la boue épaissie. Cet épaississeur est alimenté par un conduit 45 qui s'élève à
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travers le pilier central. La boue épaissie est soutirée d'une cuvette annulaire se trouvant autour du pied du pilier par un tuyau de soutirage 46.
Pendant le fonctionnement de cet épaississeur (voir figu- re 2), l'effluent peut être envoyé au clarificateur par une liaison 47, tandis qu'une pompe 49 à l'aide d'une vanne de commande 50 aspire la boue épaissie du fond du réservoir.
La pompe 38 peut fonctionner d'une façon continue pour envoyer la boue du clarificateur à l'épaississeur, sauf pendant les périodes où la vanne 39 est fermée et où la vanne 40 est ouvorte afin d'aspirer la fraction non-graisseuse ou mélange de boue ot d'eau sous-jacent de la foss collectrice du olari- ficateur.
Ensuite, après avoir fermé la vanne 40 et avoir ou- vert à nouveau la vanne 39,une pompa 51 peut être mise en fonctionnement pour aspirer la fraction graisseuse restante ou d'autres éléments de la fosse collectrice du olarifioateur par l'intermédiaire d'une vanne de commando 52 et pour l'envoyer par une vanne de commande 53 dans le lit de boue de l'épaissis- seur dans une région espacée de l'évacuation centrale de boue, laquelle région correspond au creux 44 mentionné précédemment formé sur le fond de l'épaississeur représenté sur la figure 3 et qui reçoit la graisse précédemment collectée de la fosse.
Pendant cotte période d'introduction de la graisse dans l'épais- sisseur, les pompes 38 et 49 peuvent continuer à fonctionner pour aspirer des boues du clarificateur et de l'épaississeur respectivement. La pompe 51 est arrêtée et les vannes associées 52 et 53 fermées à la fin de la période de soutirage de la graisse, après quoi la fosse collectrice d'écume du clarifica- teur se remplit à nouveau d'écume.
Une autre liaison d'évacuation 54 munie d'une vanne de commande 55 relie directement la pompe 51 au moyen de sortie de boue de l'épaississeur. De cette façon, on dispose d'un
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autre mode d'introduction de la fraction de graisse provenant de la fosse collectrice du clarificateur dans le lit de boue de l'épaississeur, cet agencement pouvant être appliqué à un ré- servoir existant. Ainsi, si on considère la liaison passant par la vanne 53 comme fermée ou non existante, mais la vanne 55 étant ouverte et la vanne 50 fermée, alors la pompe 51 peut introduire la fraction graisseuse suivant la direction indiquée par la flèche A jusqu'à ce qu'elle soit à son tour arrêtée, moment où la pompe 51 d'évacuation de la boue peut recommencer à soutirer la boue dans la direction opposée indiquée par la flèche B.
La fosse collectrice d'écume P du clarificateur sur la figure 2, ou bien l'un quelconque des réservoirs de décantation dans n'importe lequel des autres modes de réalisation, collecte une masse d'écume constituée par de la graisse, de l'eau et de la boue, laquelle masse doit 3tre aspirée périodiquement pour faire de la place destinée au remplissage. Comme on le voit sur la figure 4, l'écume collectée dans la fosse se stratifié suivant les densités particulières en une zone supérieure Z-l contenant principalement de la graisse, et une zone sous-jacen.. te non-graisseuse Z-2 qui, à son tour, comprend une zone inter- médiaire Z-3 contenant principalement de l'eau, et une zone inférieure Z-4 contenant les matières solides ou la boue dépo- sée à partir de l'eau d'égout.
La pompe 49 peut envoyer le mélange de boue épaissie et de graisse dispersée par une vanne de commande 56 dans un di.. gesteur anaérobie 57 où la matière digestible y compris la graisse est détruite par transformation en gaz sous l'action de bactéries. Une boue résiduelle sensiblement inoffensive du digesteur résultant de cette digestion est aspirée du réservoir digesteur comme indiqué en 58, tandis qu'un liquide surnageant dans le digesteur peut, s'il y en a, être renvoyé par une
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canalisation 59 pour être retraité dans le clarificateur.
Le liquide 60 affluant du clarificateur peut être soumis à l'une quelconque des formes de traitement biologique aérobie classi- ques connues comme traitement secondaire, et la boue secondaire résultante du clarificateur peut être renvoyée à 'épaississeur comme indiqué en 61. Comme variante à la digestion, une liaison d'évacuation 62 (en pointillé), partant de la pompe 49 peut entraîner la boue par une vanne de commande 63 à un système de combustion 'Gel que celui qui est indiqué sur la figure 1.
En résumé, la dispersion de la graisse dans le lit de boue dans le mode de réalisation de la figure 1 peut être effectuée, par exemple, avec une large cuve de boue ménagée dans le clari- ficateur et traitée pour produire l'épaississement. Si on uti- ; lise un épaississeur séparé pour recevoir la boue fine du clari- ficateur, selon le mode de réalisation de la figure 2, alors l'écume ou la fraction graisseuse collectée dans le clarifica- teur peut être introduite dans un lit de boue profond de l'épais- sisseur, lequel épaississeur est indiqué comme étant d'une taille ' beaucoup plus faible que le clarificateur.
Mais l'épaississeur peut comporter ses propres accessoires de collection d'écume, auquel cas l'écume collectée provenant de la fosse d'emmagasina- ge du clarificateur peut être envoyée en totalité dans l'épais- sisseur qui, à son tour, sert à collecter et à introduire l'é- oume ou la fraction graisseuse dans son propre lit de boue.
L'introduction et la dispersion de l'écume ou de la fraction graisseuse dans le lit de boue de l'un quelconque des modes de réalisation précédents peuvent être effectuées de diverses fa- çons dont certaines sont représentées comme comprenant des moyens effectuant cette introduction soit par une liaison d'é- vacuation de boue existante, soit par un moyen d'introduction séparé dans la zone de boue qui est malaxée par les lames de raclage. Pendant le fonctionnement du système de la présente
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invention, l'écume ou une fraction d'écume respective est de préférence introduite dans la boue épaissie à un faible débit et autrement dans des conditions qui favorisent la dispersion et l'emprisonnement de la. graisse dans la bous.
Le mélange de boue ainsi conditionné,qui évite un système ou une opération séparé do destruction de la graisse, fournit une boue sensible- ment homogénéisée qui doit être détruite, que ce soit par com- bustion ou par digestion..
L'introduction de l'écume ou de la fraction graisseuse dans le lit de boue peut s'effectuer par la liaison d'évacua- tion de bou existante ou par un moyen d'introduction séparé.
Le moyon d'introduction séparé peut être disposé au fond de l'appareil. Mais un autre mode d'introduction consiste à intro- duire la matière par le sommet par l'arbre creux de la structure de raclage et par des orifices de sortie ou des conduits de sortie appropriés à son extrémité inférieure*.