LU82687A1 - Procede d'epuration biologique des eaux usees par oxydation - Google Patents
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Description
ν’ «
La présente invention concerne un procédé d’épuration biologique des eaux usées par oxydation, suivant lequel on fait passer les eaux usées par un espace d’oxydation comprenant de la "boue activée aérobie avec un 5 débit tel que le temps de séjour dans l’espace d’oxydation soit de 0,3 à 20 heures et que la charge volumique
O
de demande chimique en oxygène soit de à 50 kg par m^ et par jour et que la charge volumique d’azote soit au maximum de 2,5 kg par rn^-et par jour, on entretient dans l’espace 10 d’oxydation un pH de 5 à 9 et on sépare en substance com-„ plètement- les eaux usées épurées quittant l’espace d’oxy dation de la boue activée aérobie puis on recycle la boue séparée à l’espace d’oxydation.
Un tel procédé est en substance connu par sa 15 description dans le brevet anglais n° 1.3^-1.107.
Suivant ce brevet, les eaux usées provenant d'industries traitant des produits agricoles ou provenant d'industries alimentaires, c'est-à-dire des eaux usées fortement contaminées ayant une demande chimique en oxy-20 gène qui peut même excéder 16 kg par m , sont admises, à un débit constant, dans un espace d'oxydation dans lequel est maintenue, une température de 12 à ^0°σ et dans lequel l'eau est maintenue en mouvement turbulent par injection d'air à un débit de 0,2 à 2 m^ par d’eau et par * 25 minute, de sorte que les solides et la boue activée aérobie se répartissent de manière homogène dans les eaux usées; par conséquent avec un temps de séjour des eaux usées dans l’espace d'oxydation tombant entre les limites précitées et avec un recyclage complet de la boue activée 30 aérobie séparée de l’eau purifiée, par centrifugation, filtration ou décantation et avec une charge volumique par jour comprise entre les limites précitées, il s'établit des conditions stables dans lesquelles la concentration en boue dans l’espace d'oxydation est relati-3 5 vement élevée et sensiblement constantes, conditions dans lesquelles l’énergie, dégagée par l'oxydation des substances qui créent la demande chimique enoxy- 2 gène,est consommée poux 1'entretien de la "boue activée aérobie et la demande chimique en oxygène des eaux usées subit une réduction considérable.
l'exemple du brevet anglais précité décrit 5 l'épuration des eaux usées d’une sucrerie, opération pour laquelle on fait passer ces eaux usées, ayant une demande chimique en oxygène de 5 Λ kg par à un débit constant de 2 m^ par heure par un réacteur d'une hauteur
O
de 8 m et d'un diamètre de 1,6 m (volume de 16 m ) dans 10 lequel on maintient une température de 20°C et dans le-; quel on établit une vive circulation des eaux usées , ! grâce à une chemise cylindrique agencée concentriquement autour de l’axe du fond du réacteur et grâce à une injection d’air au débit de 0,55 m^ par minute et par m d’eau : 15 usée non expansée.
Avec un temps de séjour de h· heures dans le réacteur et avec un recyclage complet de la boue activée aérobie, on atteint une concentration en boue dans l;espace d’oxydation de h-0 g de matière sèche par litre 20 et une réduction de la demande chimique en oxygène des eaux usées de 5¾ P30" n? (soit 92% de la valeur initiale de la demande chimique en oxygène).
Ce procédé se prête éminemment à l’épuration des eaux usées ayant une demande chimique en oxygène 25 sensiblement constante, par exemple les eaux usées d’une sucrerie dans laquelle il est aisé d’entretenir un débit constant d’eau usée parce que la quantité d’eau usée produite d’heure en heure est sensiblement constante, mais ce procédé n’est cependant pas fort commode. La 30 séparation entre la boue activée aérobie et l’eau purifiée par centrifugation ou filtration consomme beaucoup d’énergie, tandis que la séparation par sédimentation de cette boue qui avait été dispersée de manière homogène dans les eaux usées est une opération lente qui 35 exige des bassins de sédimentation de très grande dimension.
En outre, des eaux usées ayant une demande chi- 3 mi que en oxygène constante sont en fait exceptionnelles et de plus les quantités d’eaux usées amenées à l’épuration varient généralement beaucoup.
La Demanderesse a découvert à présent qu’un pro-5 cédé du genre précité assure une épuration fiable des eaux usées et une séparation commode entre la boue activée aérobie et l'eau purifiée, même lorsque la demande chimique en oxygène des eaux usées varie entre environ 300 g/m^ (eau usée domestique) et 20 kg/m^ (valeur qui I - 10’ peut être observée dans les eaux usées des industries de la fermentation) et même lorsque des quantités variables d’eau usée sont disponibles, lorsque la boue activée aérobie est fixée sur un support et que la boue est : ' séparée,par sédimentation, de l’eau usée quittant l’espace ’ 15 d’oxydation.
Des particules du support portant la boue activée aérobie sont suffisamment lourdes pour sédi-menter rapidement et régulièrement et la surveillance .de la sédimentation par du personnel qualifié n’est pra-20 tiquement pas nécessaire.
Alors que les bassins de sédimentation utilisés i dans le procédé du brevet anglais n° 1.3^1.107 doivent, i , I en raison de la nature de la boue dispersée, être volumi neux au point de devoir être situés nécessairement sur 25 ou dans le sol, de sorte que des moyens spéciaux (par exemple conduites de recyclage avec pompes) sont néces-' saires pour recycler la boue sédimentée à l’espace d’oxy- t dation, la fixation de la boue sur un support, conformément à la présente invention, permet que les dimensions : 3-0 du bassin de sédimentation soient suffisamment petites i pour qu’il puisse être installé à un niveau supérieur à celui de l’espace d’oxydation. Il en résulte une économie d’encombrement au sol et, de plus; la boue sédimentée peut être recyclée par gravité à l’espace d’oxydation. Il 35 est préférable d'agencer le bassin de sédimentation à un tel niveau élevé.
En particulier, lorsque l’espace d’oxydation h est matérialisé par une colonne de réaction dans laquelle les eaux usées à épurer passent en sens ascendant, cette forme de réalisation offre la possibilité de monter le bassin de sédimentation au-dessus de l’espace 5 d ' oxydation.
Toute matière granulaire ayant un poids spécifique de plus de 1000 kg/rn^ convient comme support pour fixer la boue. Du sable d'une granulométrie moyenne de 0,1 à 2 mm est préféré comme support. Ce sable est 10 facile à obtenir et peu onéreux, a de bonnes propriétés i mécaniques (il ne se désagrège pàs) et un poids spécifique favorable et, de plus, la boue activée aérobie adhère * fort bien au sable. Pour une granulométrie de 0,1 à 2 mm, on dispose de particules couvertes de boue activée 15 présentant une surface effective optimale; les particules de moins de 0,1 mm ne conviennent pas du fait que les particules recouvertes par la boue sédimen-tent assez médiocrement. Les particules d’un diamètre de plus ne 2 mm ont une surface spécifique tellement 20 faible pour la fixation de la boue que la concentration I en boue qu‘il est possible d'atteindre dans l’espace | d'oxydation est insuffisante.
ί L'épuration biologique des eaux usées par oxyda tion conformément à l'invention peut être effectuée à 25 la température qui s'établit spontanément dans le volume d'oxydation. Pour des eaux usées domestiques ayant ♦ d'habitude une température de 10 à 20°C, l'épuration peut par conséquent être effectuée à une température de 10 à 20°C. En règle générale, les eaux usées indus-30 trielles ont une température plus élevée tombant dans l'intervalle de 10 à 60°C. Par conséquent, leur épuration est de préférence effectuée à une température de 10 à 60°C et en particulier de 30 à 50°C parce que l'activité des micro-organismes est optimale à une telle 35 température. Une telle température est en général atteinte facilement avec les eaux usées industrielles parce que d'habitude celles-ci sont chaudes et ont une i j 5 ; demande chimique en oxygène élevée provoquant une cer taine hausse de la température pendant l'épuration aéro- il Me.
I Dans le volume d'oxydation, la répartition des I 5 particules de sunoort portant la houe activée aérobie est utilement favorisée, de la manière décrite dans -La demande de brevet des Pays-Bas n° 71 01811^ par injection d'air, éventuellement en association avec une agitation.
10 L'injection d'air assure aussi l'apport d’oxy- j gène nécessaire pour l'oxydation de la demande chimique en oxygène des eaux usées-
Du fait que les particules du sunport auxquelles - la boue activée aérobie est fixée sont bien | 15 réparties dans le volume d'oxydation, même des eaux I usées d'une composition variant beaucoup peuvent être épurées telles quelles» il n'est pas nécessaire de prendre des mesures particulières pour atténuer les fluctuations de la demande chimique en oxygène et de 20 la teneur en azote ou d'effectuer des corrections du pH sur les eaux usées entrantes.
Même lorsque le pH des eaux usées varie entre 3 et 11, le pH dans l'espace . d’oxydation apparaît stabilisé entre 5 et 8.
25 Par ajustement de la quantité d'air (nécessaire pour apporter l'oxygène et pour disperser dans l'espace d’oxydation les particules de support auquelles la boue activée aérobie est fixée) il est possible d’obtenir que i j le , gaz quittant l'espace d’oxydation ait une teneur 30 en dioxyde de carbone de 5 à 15 % en volume. Un tel s - ajustement est préféré du fait que le pH dans l’espace ; d'oxydation est alors optimal pour une épuration maximale.
L’invention est illustrée par l’exemple suivant 35 donné avec référence au dessin qui représente schématiquement un espace d’oxydation sous la forme d’une colonne verticale dans laquelle des eaux usées sont épurées, 6
au moyen de boue activée aérobie, en passant en sens ascendant dans la colonne, l’espace d’oxydation étant surmonté d’un bassin de sédimentation dans üsquel ]& boue activée fixée au support est séparée des eaux usées épurées 5 et est recyclée directement à l’espace d’oxydation. EXEMPLE
Le présent exemple décrit l'épuration biologique des eaux usées par oxydation, dans une colonne telle que celle illustrée au dessin. La colonne 11 a une hauteur 10 de 6,5 m, un diamètre de 25 cm et un volume utile de 300 litres. Au sommet de la colonne 11 est agencé un bassin de sédimentation 12 d’une profondeur de 75 cm * muni d’un trop-plein pour la sortie de l’eau épurée 13 et d’une conduite de dégazage lH·. La colonne est munie 15 à sa partie inférieure d’une admission l5 pour les eaux usées ainsi que d’une admission d’air 16 débouchant dans un distributeur en forme d’étoile. De la vapeur d’eau peut être injectée par la conduite de vapeur 17 I pour régler la température dans la colonne, j 20 On remplit la colonne au moyen de 80 kg de sable blanc d’une granulométrie de 0,1 à 0,3 mm, d’un poids 1 o spécifique de 2,6 g/cnr5 et d’un poids spécifique apparent de 1,65 g/crn^.
Ensuite, on admet dans la colonne, au débit de 25 790 litres par heure (temps de séjour dans la colonne de 0,38 heure), des eaux usées ayant une demande chimi-1 que en oxygène de 300 mg par litre et, au débit de ; 20 U par heure,de l’air passant par la conduite 16 (vitesse de l’air, calculée d’après la section de la 30 colonne vide, de 11 cm par seconde).
On maintient la température des eaux usées dans la colonne à *tO°C par injection de vapeur d’eau par la conduite 17 et on ajuste le pH à une valeur de 6 à 8.
Après une semaine, les grains de sable blanc 35 sont recouverts par la croissance d’une couche de houe activée (concentration en houe de l5 g par litre de volume de réaction) et des conditions stationnaires se ί1 7 ; sont établies dans lesquelles, dans le bassin de sédimen- I tation, la boue fixée sur les particules de support est entièrement séparée des eaux usées épurées et est recy-] clée à la colonne d; oxydation.
5 Dans les conditions indiquées (charge de demande chimique en oxygène dans le volume d'oxydation de 20 kg/rn^ et par jour) on a atteint une réduction de la demande chimique en oxygène de 70%· La consommation d'oxygène était <fel,l kg de 0^ par kg de demande chimi-10 que en oxygène convertie.
* Oes résultats indiquent que toute la demande chimique en oxygène est convertie en dioxyde de carbone.
Claims (5)
- 8 beyeiîdigaîiohs.
- 1. Procédé d'épuration biologique des eaux usées pai oxydation, suivant lequel on fait passen les eaux usées dans un espace, d'oxydation contenant de 5 la boue activée aérobie à un débit tel que le temps de séjour dans le volume d'oxydation soit de 0,3 à 20 heures, que la charge volumique de la demande chimique en oxygène soit de ^ à 50 kg par m^ et par jour et que la charge volumique d’azote soit au maximum de 2,5 kg/m^ et par jour, 10" on entretient dans l’eqpaœ d’oxydation un pH de 5 à 9 et on sépare en substance complètement les eaux usées épurées quit-• tant l’espace d'oxydation de la boue activée aérobie » puis on recycle la boue séparée à l’espace d'oxydation, caractérisé en ce qu'on fixe la boue activée aérobie 15 sur un support et on sépare par sédimentation cette boue des eaux usées quittant l’espace d’oxydation.
- 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bassin de sédimentation est agencé à un niveau supérieur à celui de l’espace d’oxydation. 20 3 - Procédé suivant la revendication 1, carac térisé en ce que la boue activée est fixée sur du sable d'une granulométrie moyenne de 0,1 à 2 mm. h - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on exécute 25 l'opération à une température de 10 à 60°C. .5 - Procédé suivant la revendication H-, caractérisé en ce qu'on exécute l'épuration à une température de 30 à 50°C.
- 6. Procédé suivant l'une quelconque des reven-30 dications précédentes, caractérisé en ce qu'on admet les eaux usées dans l'espace d'oxydation sans correction du pH et sans atténuation des crêtes de la demande chimique en oxygène et de la teneur en azote.
- 7. Procédé suivant l'une quelconque des reven-35 dications précédentes, caractérisé en ce qu'on règle le pH dans l’espace d'oxydation en ajustant l'apport d'oxygène ou d'air à l’espace d'oxydation de manière que % 4 i il 9 les gaz se dégageant de l’espace d’oxydation aient une teneur en dioxyde de caibone de 5 à l5% en volume. '
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