CA1157586A - Procede pour l'epuration biologique anaerobie d'eaux residuaires a forte pollution organique et contenant des sulfates - Google Patents
Procede pour l'epuration biologique anaerobie d'eaux residuaires a forte pollution organique et contenant des sulfatesInfo
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- CA1157586A CA1157586A CA000357199A CA357199A CA1157586A CA 1157586 A CA1157586 A CA 1157586A CA 000357199 A CA000357199 A CA 000357199A CA 357199 A CA357199 A CA 357199A CA 1157586 A CA1157586 A CA 1157586A
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION:
La présente demande concerne un procédé pour l'épuration en continu d'eaux résiduaires à forte pollution organique contenant des sulfates à l'aide de bactéries anaérobies de façon connue avec brassage de la masse en réaction. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on élimine les sulfures formés à partir des sulfates au cours du pro-cessus biologique à l'aide d'un gaz d'entraînement inerte vis-à-vis de ce processus et exempt de sulfure que l'on introduit dans la masse en réaction. On utilise ce procédé
plus particulièrement pour l'épuration biologique anaérobie d'eaux résiduaires à forte pollution organique de féculerie, de conserverie, d'équarrissage ou d'élevage et surtout d'eaux résiduaires contenant de 2 à 5 g/1 de sulfates, de distilleries de mélasse et de levureries.
La présente demande concerne un procédé pour l'épuration en continu d'eaux résiduaires à forte pollution organique contenant des sulfates à l'aide de bactéries anaérobies de façon connue avec brassage de la masse en réaction. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on élimine les sulfures formés à partir des sulfates au cours du pro-cessus biologique à l'aide d'un gaz d'entraînement inerte vis-à-vis de ce processus et exempt de sulfure que l'on introduit dans la masse en réaction. On utilise ce procédé
plus particulièrement pour l'épuration biologique anaérobie d'eaux résiduaires à forte pollution organique de féculerie, de conserverie, d'équarrissage ou d'élevage et surtout d'eaux résiduaires contenant de 2 à 5 g/1 de sulfates, de distilleries de mélasse et de levureries.
Description
~ ~7~
La presente inventi.on est rela-tive a un procede pour l'epuration bioloyique anaerobie d'eaux residuaires con-tenan-t des sul:Eates, plus particulierement d'eaux residuai-res a forte pollution organique de Eeculerie, de conserverie, d'equarrissage ou d'elevage et surtout d'eaux residuaires contenant de 2 a 5 g/l de sulEates, de dis-tilleries de melasse et de levureries.
Il est connu que la diges-t:ion anaérobie es-t un procédé economiquement intéressant quoique encore peu utilisé, pour épurer les eaux résiduaires industrielles a forte pollution organique; il assure une élimina-tion de la pollu-tion de 30 a 95%. Ce procédé consis-te a réaliser une fermen--tation en l'absence d'oxygene, permettant de transformer le plus completement possible les matieres organiques en methane et en gaz carbonique. Cette fermen-tation s'effectue en deux phases qui se deroulent simultanement dans la masse: une phase de liquefaction au cours de laquelle des bacteries productrices d'acide transforment les composes organiques complexes en composes simples, a savoir notammen-t en acides acetique, propionique, et butyrique....; e-t une phase de gazéification ou methanisation au cours de laquelle des bacteries dites methaniques transforment ces composes en methane et en gaz carbonique. Parallelement se deroule egale-ment la reduction de So 4 en S par des bacteries sulfato-reductrices, en cas de présence des ions SO 4.
Des installations ont dejà ete decrites pour mettreen oeuvre des procedes de digestion anaerobie; elles compor-lent generalement une cuve fermee appelee digesteur, maintenue à 30-37~C, dans laquelle est introduite l'eau a traiter, a forte pollution organique; sous l'action conjuguee des bacteries acidifiantes et methaniques, la pollution organi-que est transformee en methane et en gaz carbonique qui se .
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~, ~ ". ~ :
7 5 ~3 6 ~-- 2 dégagent. Ce mélange de gaz es-t en partie recyclé pour réaliser le brassaye de :La masse liquide presente dans le digesteur, le reste du gaz produit peu-t être u-tilisé comme combus-tible. Les boues sont separées du liquide traité dans un clarificateur, une partie de ces boues est recyclée dans le digesteur e-t llautre partie est éliminée.
Les bactéries methaniques sont les organismes clés de la digestion anaérobie; or elles sont très sensibles aux variations de température, au pl~ et aux tox:iques présents, en particulier au~ sulfures. Si les eaux à traiter contien~
nent une trop grande quantité de sul:Ea-tes, les sulfures formés au cours du processus anaérobie, inhibent la méthani-sation. Par exemple en présence de 200 mg/l de S le rende-ment de l'élirnination de la pollution tombe de 85 à 65~ pour une eau à traiter contenant 13 y/l de DBO5, et un temps de digestion de 5 jours. Compte tenu du :Eait qu'on travaille en continu, on est con-traint d'opérer dans des volumes de digestion importants pour obtenir des temps de séjour suf-fisamment longs; d'autre part la presence de sulfures dans les gaz sortants pose des problèmes dlodeur et de toxicite.
Llinvention concerne un procede qui permet de ~ remedier à ces inconvenients et de traiter avec un bon ren-dement, dans des ouvrages de faibles dimensions et dans des conditions economiques interessantes, des eaux à forte pollution organique contenant des sulEates.
Le présent procédé consiste essentiellement à
entrainer les composés sulfurés Eormés a partir des sulfa-tes pendant la digestion anaérobie, et qui ne sont pas entralnés par le gaz formé pendant cette digestion, au moyen dlun gaz (llstrippage" ), ce gaz étan-t injecté dans la masse liquide pendant la fermentation.
Le gaz utilisé doit être non toxique pour la ., . ., -:
, I~57~
diges-tion anaérobie e-t es-t de préférence le gaz prodult par la digestion elle-même, prealablement désulfuré par absorption des composés soufrés qu'il conti.en-t, e-t servant siMul-tane-ment au brassage de la masse liquide.
En effet, dans le cas où l'eau à traiter contient des sulfates, le gaz produit par la digestion contient/ outre du méthane et du gaz carbonique, une grande quantité d'hydro-gène sulfur~ ~plusieurs % en voLume- et d'au-tres produits souErés dont il convient de réduire considérablement la teneur pour utiliser ce gaz comme gaz de strippage. Comme, en outre, une partie du gaz est susceptib:l.e d'être utilisée comme combustible, il est intéressant de procéder à la désulEura-tion de tout le gaz formé.
Pour effectuer 1A désulfuration, on peut avoir recours notammen-t à deux procédés connus.
Selon un premier procédé on fait absorber sélecti-vement les composés soufrés sur une masse d'oxydes mé-talliques, par exemple de fer et de zinc, capables de fixer les sulfures.
Après l'absorption on transforme ces sulfures en soufre par oxydation à l'air. A cet effet on injecte en discontinu . de l'air dans la masse après la phase d'absorption. Le soufre solide est éliminé de la surface de la masse absorbante.
Selon un second procédé on effectue l'absorp-tion des composés soufres dans un milieu liquide acceptant selecti-vement les produits soufrés réducteurs en les transformant en une forme eliminable du soufre, par exemple en soufre ~ solide. Cet absorbant liquide ne doit pas agir à l'égard du g.az carbonique présent dans le gaz produi-t par la diges-tion, car il permet de maintenir le pH dans le digesteur entre 6,5 et 7,5, valeur nécessaire à une bonne digestion. Après avoir attein-t le degré d'épuisement limite, le liquide absorbant est régénéré a llair: le soufre formé est éliminé
~t~, ::
', :, ~ 157~
3cl -par décantation, déshydraté et récupéré.
La teneur résiduelle d'ions S dans le gaz doi-t etre inférieure à 1,5~ en volume ((),021 g d'ions S /1 gaz), la teneur minimale qu'il est possible d'atteindre es~ d'en-viron 0,1% en volume (0,0014 g de S /1 gaz).
Selon une première forme de réalisation de l'in-vention schematiquement représentée dans la figure 1 du dessin annexe, on effectue l'entral.nement des sulfures dans toute la masse en diges-tion.
Dans cette forme du procéde, on evacue le gaz au dessus de la masse en diges-tion à dëbit cons-tant; ce debit doit toujours etre superieur au débit de forma-tion de gaz dans la masse en digestion anaerobie. Le complémen-t est assuré d'une part par le gaz d'entrainement et de bras-sage désulEure, e-t d'autre part, dans le cas où le débit de gaz de digesti.on devait diminuer pour une raison quelconque, p~r une injection supplémentaire de gaz d'entralnement désulfuré dans l'atmosphere au-dessus de la masse en diges-tion, de fa~on à maintenir une surpression comprise entre 0,005 et 0,02 bar; la limite superieure est fixee pour des raisons d'appareillage (resistance a la pression), la limite inferieure assure .. . . ..
1 1~75~
I'évacuation des gaz sans pornpaKe.
Ainsi on maintientci peu près constantes les conditions de r6ac-tion dans le digesteur, et le débit de gaz dans l'appareil de désulfuration.
Le rapport en volurne: ga~; formé au cours du processus anaéro-bie/gaz d'entraîhement et de brassage, est maintenu entre 3/1 et 20/1, de préférence entre 3/l et 7/1. Au-dessous de la limite inférieure un brassage suffisant n'est pas assuré; la limite supérieure n'est pas res-trictive, mais elle assure l'élimination recherchée des sulfures La figure l montre schématiquement une installatiosl .i l'aicle cle laquelle on peut mettre en oeuvre l'invention Cette figure représente le cas où l'on e~fectue le brassage et l'en-traînement à l'aide du gaz provenant du digesteur, apres désulfuration.
L'eau r~siduaire à traiter, a forte pollution organique et conte-nant des sulfates est amenee par la concluite d'alirnentation 1 dans le recipient de digestion 2 dans lequel l'eau est traitée en continu, l'eau epurée sort par la conduite 3.
Dans le digesteur 2 se déroulent les réactions d'acidification et de méthanisation précédemment décrites au sein d'une masse liquide 5 qui est parcourue de bulles de gaz, provenant d'une part des activités microbiotiques en cours, d'autre part du gaz d'entraînement injecté en 6, composé de CO2 et de CH4 dans le cas représenté. La sortie 7 assure l'évacuation du mélange gazeux qui se forme au-dessus de la masse en activité et qui est amené vers le désulfurateur 8. A la sortie de ce dernier une partie du gaz est recyclée dans le digesteur au moyen d'une pompe 9. Le débit restant est stocké ou utilisé (sortie U~, après prélè-vement éventuel d'une quantité de gaz suffisante pour maintenir constante la pression de l'atmosphère 4 du digesteur par l'entrée 10.
Ce prélèvement est effectué à l'aide d'une vanne 11 asservie à
la pression régnant dans le digesteur.
Selon une deuxième forme de réalisation du procédé de l'invention, on effectue l'évacuation des sulfures formés au cours du processus biochi-mique dans une fraction seulement de la masse en digestion.
A cet effet, on fait passer en continu la masse réactionnelle dans une colonne de strippage annexe qui fonctionne comme dans le cas précé-~ ~ ~7$~
dent, de préférence avec le gaz issu de la réaction rnerne, aprf::s dé-slll fu ration .
Dans cette forme de réalisation, on isole donc en continu une partie de la masse réactionnelle par transfert dans un récipient ayant de préférence la forrne cl'une colonne, dans lequel on fait passer à
contre-courant et de bas en haut un gaz de strippage pour éliminer les sulfures jusqu'à une teneur égale ou inférieure à 10 mg/l. Le volume de la masse soumise au strippage est habituellement CllOiSi entre 0, 3 et 1, 0 % en volume de la masse réactionnelle dans le digesteur principal, tandis que le rapport entre le débit cl~entrée de l'eau à épurer et le débit d~alimentation de la colonne de strippage est choisi entre 1/2 et 1/50 A la sortie de la colonne de strippage on recycle une quantité
de masse réactionnelle dans le cligesteur principal suf~sante pour rnain-tenir le volume de liquide dans celui-ci constant, le reste est évacué.
Par recyclage du liquide traité et désul.~uré dans le digesteur principal, on controle dans ce dernier la teneur en sulfures pour la maintenir égale ou inférieure à 0, 1 g/l. La durée de séjour du liquide dans la colonne de strippage dépendant notamment du débit d'alimentation de celle-ci, est déterminée en fonction de la teneur en sulfates du liquide à épurer, de manière à la maintenir au-dessous de la valeur sus-indi-quée .
Commè cela a déjà été indiqué ci-dessus, on peut utiliser comme gaz de strippage tout gaz inerte vis-à-vis du processus de digestion anaé-robie, mais on choisit de préférence le gaz formé au cours de la diges-tion, après l'avoir soumis à un traitement de désulfuration, la teneur en ions S de ce gaz devant etre inférieure à 1, 5 % en volume, la teneur minimale que l'on peut atteindre étant 0, 1 ~ en volume (respectivement 0, 021 et 0, 0014 g de S=/l gaz).
Dans la plupart des cas la masse dans le digesteur principal est suffisamment brassée par le prélèvement et le recyclage de la fraction soumise à la désulfuration dans la colonne de strippage annexe. En cas de besoin, on peut, bien entendu, conformément au procécdé décrit ci-dessus, introduire du gaz de strippage dans le digesteur pour augmen-ter ainsi la vigueur du brassage. Dans la pratique on a constaté que dans .
1 ~7~
cette deuxième forrme de réalisation de l'invention, le rapport: débit de gaz de strippage/gaz formé dans le digesteur, est avantageusement compris entre 2/l et 70/l, Le choix du débit à retenir sera fait par l'homme du métier qui fixera expérimentalement les parametres de fonctionnement de la colonne de strippage en tenant compte des indica-tions conce~nant la durée de séjour et la teneur en sul~ure données ci-dessus et nécessaires pour la réalisation du présent procédé. L'avantage de ce mode de réalisation est que la surveillance de la tene-lr en sulfures au sein de la masse est plus aisée.
L'installation pour la mise en oeuvre de cette deuxième forme de réalisation du procéde de l'invention comporte url digesteur dans lequel se déroulent les réactions d'acidification et de méthanisation au sein de la masse liquide en réaction et une colonne de strippage dans laquelle est amenée en continu une partie de cette masse liquide pour y etre désulfurée par injection d'une partie des ga~évacués du digesteur et préalablement désulfurés dans une installation annexe de désulfura-tion comme décrit ci-dessus, la masse liquide désulfurée dans la colonne de strippage étant recyclée en continu dans le digesteur. Les ga~ évacués de la colonne de strippage sont amenés à l'installation de désulfuration si nécessaire, en fonction de la concentration en sulfures dans le diges-teur, une partie des gaz désulfurés est éventuellement utilisée pour le brassage de la masse liquide en réaction.
Une telle installation est représentée schématiquement à titre non limitatif dans la figure 2 du dessin annexé.
L'eau à traiter, fortement polluée par des matières organiques et contenant des sulfates, est introduite à raison de 9 m3/h par le conduit 1 dans le digesteur principal 2. Par le conduit 5 on achemine du liquide du haut du digesteur vers le ~aut de la colonne de strippage 3 dans la-quelle on introduit par le conduit ll du gaz de brassage et de strippage qui, apr'ès avoir parcouru le liquide dans la colonne sort par le conduit 9.
Ce dernier rejoint le conduit 6 conduisant les gaz développés par la masse réactionnelle dans le digesteur 1, l'ensemble des gaz étant conduit vers le désulfurateur 7. La majeure partie des gaz sortant de ce dispo-~ ~7't~5 sitif 7 est amenee par le concluit 10 a la pompe ~ qui alimente le conduit 11. Une partie du liquide ayant traversé la colonne 3 est recyclée dans le digesteur 2, la yartie restante est évacuée par la vidange 5. Les gaz désulfurés non recyclés sont stockés (sortie 5).
L'invention sera décrite plus en détail dans l'exemple non limi-tatif ci-apres.
hxemple Dans cet exemple on traite par digestion anaérobie une eau rési-duaire contenant 15 g/l de DCO, 10 g/l de DBO5 et 2, 5 g/l de SO4 dans deux essais différents, dans le premier essai A on effectue la. désulfu-ration par strippage clans toute la masse en diKestion, et le seconcl essai B est réalisé selon l'invention avec désulf-lration par strippage dans une colonne annexe. Les tablea-lx I et II montrent les résultats de ces essais qui sont comparés à ceux obtenus dans les memes conditions expérimen-tales, sans strippage.
Essai A
On traite 20 m3 de l'eau ci-dessus spécifiée dans une installation du type représenté dans la figure 1. A la sortie du digesteur, on recueille 477, 73 m3 de gaz dont il reste ~70 m3 apres désulfuration. 300 m3 sont recyclés dans le digesteur; au cours de l'essai au total 100 m3 de gaz désulfuré sont réintroduits dans l'atmosphère gazeuse du digesteur. 70 m3 de gaz sont conduits au stockage.
La composition de l'eau traitée est consignée au tableau I, la composition du gaz au tableau II.
Z5 Essai B
On traite par digestion anaérobie dans une installation du type représenté dans la figure 2 l'eau résiduaire ci-dessus spécifiée, que l'on introduit à raison de 20 m3/h dans un digesteur permettant de maintenir le ~olume de la masse réactionnelle à 2500 m3. Le sulfate transformé
donne naissance à un débit de 70 m3/h de ~2S.
La colonne de strippage contenant ~ m3 de liquide réactionnel à traiter est alimentée à raison de 160 m3/h de liquide réactionnel en provenance du digesteur principal, tandis que le débit du gaz de strippage 1 ~S7~35 désulfuré est maintenu ~ 530 rr3/h. Danfi la colonne de strippage se forme 8 m3/h de ga~, qui, additionnés au ga~. de strippage, donnent à la sortie 538 m3/h de gaz. Le débit tota:l des gaY, conduits à la d~
sulfuration est de 608 m3/h, donnant 600 rn3~h de gaz désulfurés, dont 530 m3 sont recyclés.
Tablea~l I
. _ _ pollution eau brute eau traitée E s sai A E s sai B térnoin sans strippage .
_, ._ _ ______~ _ DCO 15 g/l 7 g/l 7 g/1 9 g/l 10 DBO5 10 g/l 3 g/l 3 g/l 4, 5 g/l SO4- 2,5 g/1 0,5 g/l 0,5 g/l 0,5 g/l S= ~_ 0, 100 ~/1 0, 100 g/lU,~90 g/1 I
Tableau II
Gaz produit envoyé au stockagè ou à l'utilisation E s sai A E s sai Btémoin san s strippage _ Quantité 70 m3 70 m3/h 55 m3 Composition CH467, 5 % 67, 5 % 64 %
C~232,2 % 32,2 % 31,2 %
H2S0, 3 % 0, 3 % 4, 8 ~0 :
La presente inventi.on est rela-tive a un procede pour l'epuration bioloyique anaerobie d'eaux residuaires con-tenan-t des sul:Eates, plus particulierement d'eaux residuai-res a forte pollution organique de Eeculerie, de conserverie, d'equarrissage ou d'elevage et surtout d'eaux residuaires contenant de 2 a 5 g/l de sulEates, de dis-tilleries de melasse et de levureries.
Il est connu que la diges-t:ion anaérobie es-t un procédé economiquement intéressant quoique encore peu utilisé, pour épurer les eaux résiduaires industrielles a forte pollution organique; il assure une élimina-tion de la pollu-tion de 30 a 95%. Ce procédé consis-te a réaliser une fermen--tation en l'absence d'oxygene, permettant de transformer le plus completement possible les matieres organiques en methane et en gaz carbonique. Cette fermen-tation s'effectue en deux phases qui se deroulent simultanement dans la masse: une phase de liquefaction au cours de laquelle des bacteries productrices d'acide transforment les composes organiques complexes en composes simples, a savoir notammen-t en acides acetique, propionique, et butyrique....; e-t une phase de gazéification ou methanisation au cours de laquelle des bacteries dites methaniques transforment ces composes en methane et en gaz carbonique. Parallelement se deroule egale-ment la reduction de So 4 en S par des bacteries sulfato-reductrices, en cas de présence des ions SO 4.
Des installations ont dejà ete decrites pour mettreen oeuvre des procedes de digestion anaerobie; elles compor-lent generalement une cuve fermee appelee digesteur, maintenue à 30-37~C, dans laquelle est introduite l'eau a traiter, a forte pollution organique; sous l'action conjuguee des bacteries acidifiantes et methaniques, la pollution organi-que est transformee en methane et en gaz carbonique qui se .
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7 5 ~3 6 ~-- 2 dégagent. Ce mélange de gaz es-t en partie recyclé pour réaliser le brassaye de :La masse liquide presente dans le digesteur, le reste du gaz produit peu-t être u-tilisé comme combus-tible. Les boues sont separées du liquide traité dans un clarificateur, une partie de ces boues est recyclée dans le digesteur e-t llautre partie est éliminée.
Les bactéries methaniques sont les organismes clés de la digestion anaérobie; or elles sont très sensibles aux variations de température, au pl~ et aux tox:iques présents, en particulier au~ sulfures. Si les eaux à traiter contien~
nent une trop grande quantité de sul:Ea-tes, les sulfures formés au cours du processus anaérobie, inhibent la méthani-sation. Par exemple en présence de 200 mg/l de S le rende-ment de l'élirnination de la pollution tombe de 85 à 65~ pour une eau à traiter contenant 13 y/l de DBO5, et un temps de digestion de 5 jours. Compte tenu du :Eait qu'on travaille en continu, on est con-traint d'opérer dans des volumes de digestion importants pour obtenir des temps de séjour suf-fisamment longs; d'autre part la presence de sulfures dans les gaz sortants pose des problèmes dlodeur et de toxicite.
Llinvention concerne un procede qui permet de ~ remedier à ces inconvenients et de traiter avec un bon ren-dement, dans des ouvrages de faibles dimensions et dans des conditions economiques interessantes, des eaux à forte pollution organique contenant des sulEates.
Le présent procédé consiste essentiellement à
entrainer les composés sulfurés Eormés a partir des sulfa-tes pendant la digestion anaérobie, et qui ne sont pas entralnés par le gaz formé pendant cette digestion, au moyen dlun gaz (llstrippage" ), ce gaz étan-t injecté dans la masse liquide pendant la fermentation.
Le gaz utilisé doit être non toxique pour la ., . ., -:
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diges-tion anaérobie e-t es-t de préférence le gaz prodult par la digestion elle-même, prealablement désulfuré par absorption des composés soufrés qu'il conti.en-t, e-t servant siMul-tane-ment au brassage de la masse liquide.
En effet, dans le cas où l'eau à traiter contient des sulfates, le gaz produit par la digestion contient/ outre du méthane et du gaz carbonique, une grande quantité d'hydro-gène sulfur~ ~plusieurs % en voLume- et d'au-tres produits souErés dont il convient de réduire considérablement la teneur pour utiliser ce gaz comme gaz de strippage. Comme, en outre, une partie du gaz est susceptib:l.e d'être utilisée comme combustible, il est intéressant de procéder à la désulEura-tion de tout le gaz formé.
Pour effectuer 1A désulfuration, on peut avoir recours notammen-t à deux procédés connus.
Selon un premier procédé on fait absorber sélecti-vement les composés soufrés sur une masse d'oxydes mé-talliques, par exemple de fer et de zinc, capables de fixer les sulfures.
Après l'absorption on transforme ces sulfures en soufre par oxydation à l'air. A cet effet on injecte en discontinu . de l'air dans la masse après la phase d'absorption. Le soufre solide est éliminé de la surface de la masse absorbante.
Selon un second procédé on effectue l'absorp-tion des composés soufres dans un milieu liquide acceptant selecti-vement les produits soufrés réducteurs en les transformant en une forme eliminable du soufre, par exemple en soufre ~ solide. Cet absorbant liquide ne doit pas agir à l'égard du g.az carbonique présent dans le gaz produi-t par la diges-tion, car il permet de maintenir le pH dans le digesteur entre 6,5 et 7,5, valeur nécessaire à une bonne digestion. Après avoir attein-t le degré d'épuisement limite, le liquide absorbant est régénéré a llair: le soufre formé est éliminé
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3cl -par décantation, déshydraté et récupéré.
La teneur résiduelle d'ions S dans le gaz doi-t etre inférieure à 1,5~ en volume ((),021 g d'ions S /1 gaz), la teneur minimale qu'il est possible d'atteindre es~ d'en-viron 0,1% en volume (0,0014 g de S /1 gaz).
Selon une première forme de réalisation de l'in-vention schematiquement représentée dans la figure 1 du dessin annexe, on effectue l'entral.nement des sulfures dans toute la masse en diges-tion.
Dans cette forme du procéde, on evacue le gaz au dessus de la masse en diges-tion à dëbit cons-tant; ce debit doit toujours etre superieur au débit de forma-tion de gaz dans la masse en digestion anaerobie. Le complémen-t est assuré d'une part par le gaz d'entrainement et de bras-sage désulEure, e-t d'autre part, dans le cas où le débit de gaz de digesti.on devait diminuer pour une raison quelconque, p~r une injection supplémentaire de gaz d'entralnement désulfuré dans l'atmosphere au-dessus de la masse en diges-tion, de fa~on à maintenir une surpression comprise entre 0,005 et 0,02 bar; la limite superieure est fixee pour des raisons d'appareillage (resistance a la pression), la limite inferieure assure .. . . ..
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I'évacuation des gaz sans pornpaKe.
Ainsi on maintientci peu près constantes les conditions de r6ac-tion dans le digesteur, et le débit de gaz dans l'appareil de désulfuration.
Le rapport en volurne: ga~; formé au cours du processus anaéro-bie/gaz d'entraîhement et de brassage, est maintenu entre 3/1 et 20/1, de préférence entre 3/l et 7/1. Au-dessous de la limite inférieure un brassage suffisant n'est pas assuré; la limite supérieure n'est pas res-trictive, mais elle assure l'élimination recherchée des sulfures La figure l montre schématiquement une installatiosl .i l'aicle cle laquelle on peut mettre en oeuvre l'invention Cette figure représente le cas où l'on e~fectue le brassage et l'en-traînement à l'aide du gaz provenant du digesteur, apres désulfuration.
L'eau r~siduaire à traiter, a forte pollution organique et conte-nant des sulfates est amenee par la concluite d'alirnentation 1 dans le recipient de digestion 2 dans lequel l'eau est traitée en continu, l'eau epurée sort par la conduite 3.
Dans le digesteur 2 se déroulent les réactions d'acidification et de méthanisation précédemment décrites au sein d'une masse liquide 5 qui est parcourue de bulles de gaz, provenant d'une part des activités microbiotiques en cours, d'autre part du gaz d'entraînement injecté en 6, composé de CO2 et de CH4 dans le cas représenté. La sortie 7 assure l'évacuation du mélange gazeux qui se forme au-dessus de la masse en activité et qui est amené vers le désulfurateur 8. A la sortie de ce dernier une partie du gaz est recyclée dans le digesteur au moyen d'une pompe 9. Le débit restant est stocké ou utilisé (sortie U~, après prélè-vement éventuel d'une quantité de gaz suffisante pour maintenir constante la pression de l'atmosphère 4 du digesteur par l'entrée 10.
Ce prélèvement est effectué à l'aide d'une vanne 11 asservie à
la pression régnant dans le digesteur.
Selon une deuxième forme de réalisation du procédé de l'invention, on effectue l'évacuation des sulfures formés au cours du processus biochi-mique dans une fraction seulement de la masse en digestion.
A cet effet, on fait passer en continu la masse réactionnelle dans une colonne de strippage annexe qui fonctionne comme dans le cas précé-~ ~ ~7$~
dent, de préférence avec le gaz issu de la réaction rnerne, aprf::s dé-slll fu ration .
Dans cette forme de réalisation, on isole donc en continu une partie de la masse réactionnelle par transfert dans un récipient ayant de préférence la forrne cl'une colonne, dans lequel on fait passer à
contre-courant et de bas en haut un gaz de strippage pour éliminer les sulfures jusqu'à une teneur égale ou inférieure à 10 mg/l. Le volume de la masse soumise au strippage est habituellement CllOiSi entre 0, 3 et 1, 0 % en volume de la masse réactionnelle dans le digesteur principal, tandis que le rapport entre le débit cl~entrée de l'eau à épurer et le débit d~alimentation de la colonne de strippage est choisi entre 1/2 et 1/50 A la sortie de la colonne de strippage on recycle une quantité
de masse réactionnelle dans le cligesteur principal suf~sante pour rnain-tenir le volume de liquide dans celui-ci constant, le reste est évacué.
Par recyclage du liquide traité et désul.~uré dans le digesteur principal, on controle dans ce dernier la teneur en sulfures pour la maintenir égale ou inférieure à 0, 1 g/l. La durée de séjour du liquide dans la colonne de strippage dépendant notamment du débit d'alimentation de celle-ci, est déterminée en fonction de la teneur en sulfates du liquide à épurer, de manière à la maintenir au-dessous de la valeur sus-indi-quée .
Commè cela a déjà été indiqué ci-dessus, on peut utiliser comme gaz de strippage tout gaz inerte vis-à-vis du processus de digestion anaé-robie, mais on choisit de préférence le gaz formé au cours de la diges-tion, après l'avoir soumis à un traitement de désulfuration, la teneur en ions S de ce gaz devant etre inférieure à 1, 5 % en volume, la teneur minimale que l'on peut atteindre étant 0, 1 ~ en volume (respectivement 0, 021 et 0, 0014 g de S=/l gaz).
Dans la plupart des cas la masse dans le digesteur principal est suffisamment brassée par le prélèvement et le recyclage de la fraction soumise à la désulfuration dans la colonne de strippage annexe. En cas de besoin, on peut, bien entendu, conformément au procécdé décrit ci-dessus, introduire du gaz de strippage dans le digesteur pour augmen-ter ainsi la vigueur du brassage. Dans la pratique on a constaté que dans .
1 ~7~
cette deuxième forrme de réalisation de l'invention, le rapport: débit de gaz de strippage/gaz formé dans le digesteur, est avantageusement compris entre 2/l et 70/l, Le choix du débit à retenir sera fait par l'homme du métier qui fixera expérimentalement les parametres de fonctionnement de la colonne de strippage en tenant compte des indica-tions conce~nant la durée de séjour et la teneur en sul~ure données ci-dessus et nécessaires pour la réalisation du présent procédé. L'avantage de ce mode de réalisation est que la surveillance de la tene-lr en sulfures au sein de la masse est plus aisée.
L'installation pour la mise en oeuvre de cette deuxième forme de réalisation du procéde de l'invention comporte url digesteur dans lequel se déroulent les réactions d'acidification et de méthanisation au sein de la masse liquide en réaction et une colonne de strippage dans laquelle est amenée en continu une partie de cette masse liquide pour y etre désulfurée par injection d'une partie des ga~évacués du digesteur et préalablement désulfurés dans une installation annexe de désulfura-tion comme décrit ci-dessus, la masse liquide désulfurée dans la colonne de strippage étant recyclée en continu dans le digesteur. Les ga~ évacués de la colonne de strippage sont amenés à l'installation de désulfuration si nécessaire, en fonction de la concentration en sulfures dans le diges-teur, une partie des gaz désulfurés est éventuellement utilisée pour le brassage de la masse liquide en réaction.
Une telle installation est représentée schématiquement à titre non limitatif dans la figure 2 du dessin annexé.
L'eau à traiter, fortement polluée par des matières organiques et contenant des sulfates, est introduite à raison de 9 m3/h par le conduit 1 dans le digesteur principal 2. Par le conduit 5 on achemine du liquide du haut du digesteur vers le ~aut de la colonne de strippage 3 dans la-quelle on introduit par le conduit ll du gaz de brassage et de strippage qui, apr'ès avoir parcouru le liquide dans la colonne sort par le conduit 9.
Ce dernier rejoint le conduit 6 conduisant les gaz développés par la masse réactionnelle dans le digesteur 1, l'ensemble des gaz étant conduit vers le désulfurateur 7. La majeure partie des gaz sortant de ce dispo-~ ~7't~5 sitif 7 est amenee par le concluit 10 a la pompe ~ qui alimente le conduit 11. Une partie du liquide ayant traversé la colonne 3 est recyclée dans le digesteur 2, la yartie restante est évacuée par la vidange 5. Les gaz désulfurés non recyclés sont stockés (sortie 5).
L'invention sera décrite plus en détail dans l'exemple non limi-tatif ci-apres.
hxemple Dans cet exemple on traite par digestion anaérobie une eau rési-duaire contenant 15 g/l de DCO, 10 g/l de DBO5 et 2, 5 g/l de SO4 dans deux essais différents, dans le premier essai A on effectue la. désulfu-ration par strippage clans toute la masse en diKestion, et le seconcl essai B est réalisé selon l'invention avec désulf-lration par strippage dans une colonne annexe. Les tablea-lx I et II montrent les résultats de ces essais qui sont comparés à ceux obtenus dans les memes conditions expérimen-tales, sans strippage.
Essai A
On traite 20 m3 de l'eau ci-dessus spécifiée dans une installation du type représenté dans la figure 1. A la sortie du digesteur, on recueille 477, 73 m3 de gaz dont il reste ~70 m3 apres désulfuration. 300 m3 sont recyclés dans le digesteur; au cours de l'essai au total 100 m3 de gaz désulfuré sont réintroduits dans l'atmosphère gazeuse du digesteur. 70 m3 de gaz sont conduits au stockage.
La composition de l'eau traitée est consignée au tableau I, la composition du gaz au tableau II.
Z5 Essai B
On traite par digestion anaérobie dans une installation du type représenté dans la figure 2 l'eau résiduaire ci-dessus spécifiée, que l'on introduit à raison de 20 m3/h dans un digesteur permettant de maintenir le ~olume de la masse réactionnelle à 2500 m3. Le sulfate transformé
donne naissance à un débit de 70 m3/h de ~2S.
La colonne de strippage contenant ~ m3 de liquide réactionnel à traiter est alimentée à raison de 160 m3/h de liquide réactionnel en provenance du digesteur principal, tandis que le débit du gaz de strippage 1 ~S7~35 désulfuré est maintenu ~ 530 rr3/h. Danfi la colonne de strippage se forme 8 m3/h de ga~, qui, additionnés au ga~. de strippage, donnent à la sortie 538 m3/h de gaz. Le débit tota:l des gaY, conduits à la d~
sulfuration est de 608 m3/h, donnant 600 rn3~h de gaz désulfurés, dont 530 m3 sont recyclés.
Tablea~l I
. _ _ pollution eau brute eau traitée E s sai A E s sai B térnoin sans strippage .
_, ._ _ ______~ _ DCO 15 g/l 7 g/l 7 g/1 9 g/l 10 DBO5 10 g/l 3 g/l 3 g/l 4, 5 g/l SO4- 2,5 g/1 0,5 g/l 0,5 g/l 0,5 g/l S= ~_ 0, 100 ~/1 0, 100 g/lU,~90 g/1 I
Tableau II
Gaz produit envoyé au stockagè ou à l'utilisation E s sai A E s sai Btémoin san s strippage _ Quantité 70 m3 70 m3/h 55 m3 Composition CH467, 5 % 67, 5 % 64 %
C~232,2 % 32,2 % 31,2 %
H2S0, 3 % 0, 3 % 4, 8 ~0 :
Claims (6)
1. Procédé pour l'épuration en continu d'eaux résiduaires à forte pollution organique contenant des sulfates à l'aide de bactéries anaérobies de façon connue avec brassage de la masse en réaction, caractérisé en ce que l'on élimine les sulfures formés à partir des sul-fates au cours du processus biologique à l'aide d'un gaz d'entraînement inerte vis-à-vis de ce processus et exempt de sulfure que l'on introduit dans la masse en réaction.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté-risé en ce que le gaz d'entraînement est le gaz formé au cours du processus biologique, que l'on désulfure avant de le réintroduire dans la masse en réaction.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise le même gaz pour le brassage de la masse en réaction et l'entraînement des sulfures.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport en volume: gaz formé
dans la masse/gaz introduit dans la masse, est compris entre 3/1 et 7/1.
dans la masse/gaz introduit dans la masse, est compris entre 3/1 et 7/1.
5. Procédé selon la revendication 1, caractéri-sé en ce que l'on maintient la surpression au-dessus de la masse en réaction à une valeur constante comprise entre 0,005 et 0,02 bar.
6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on dérive en continu une fraction de la masse en réaction vers un réacteur auxiliaire séparé
et en ce que l'élimination des sulfures est effectuée exclusivement dans cette fraction dérivée.
et en ce que l'élimination des sulfures est effectuée exclusivement dans cette fraction dérivée.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000357199A CA1157586A (fr) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Procede pour l'epuration biologique anaerobie d'eaux residuaires a forte pollution organique et contenant des sulfates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000357199A CA1157586A (fr) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Procede pour l'epuration biologique anaerobie d'eaux residuaires a forte pollution organique et contenant des sulfates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1157586A true CA1157586A (fr) | 1983-11-22 |
Family
ID=4117529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000357199A Expired CA1157586A (fr) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Procede pour l'epuration biologique anaerobie d'eaux residuaires a forte pollution organique et contenant des sulfates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1157586A (fr) |
-
1980
- 1980-07-29 CA CA000357199A patent/CA1157586A/fr not_active Expired
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