BE1003728A3 - Physicochemical waste water treatment and purification method andinstallation - Google Patents
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Abstract
Waste water treatment method characterised in that: the waste water to betreated is supplied with a primary chemical agent injected via the top intoa flocculator (12) where the flow is downwards; said water passes into acoagulator (2) where it is suspended with a secondary chemical agent, thedirection of flow of the water in the coagulator (2) being the opposite ofthat in the flocculator (12); said water passes into a flotation tank (1)wherein a liquid stream composed of treated water flows downwards, whilemicrobubbles essentially from a supply (3) preferably located on theperiphery and in the base of the flotation tank, move in the oppositedirection, carrying the separated particles.<IMAGE>
Description
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PROCEDE ET INSTALLATION PHYSICO-CHIMIQUES POUR LE
TRAITEMENT ET L'ÉPURATION DES EAUX USEES Objet de l'invention
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La présente invention concerne un nouveau procédé et une nouvelle installation physico-chimiques avec mélangeur par microbulles pour le traitement et l'épuration des eaux usées ou analogues.
Etat de la technique
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Actuellement, les installations classiques sont des installations d'épuration biologique où l'on charge des bactéries d'exécuter des tâches d'épuration. Le principal inconvénient de telles installations est leur taille gigantesque. En outre, il existe un risque de pollution ultérieure des eaux traitées, par les microorganismes.
Il est également connu d'utiliser des dispositifs basés sur des procédés physico-chimiques pour le traitement d'effluents industriels. Cependant ces dispositifs sont fort complexes et très coûteux, aussi bien en fonctionnement qu'en entretien. De plus l'utilisation de tels dispositifs demande une main d'oeuvre très qualifiée. Souvent de tels procédés nécessitent une étape supplémentaire de séchage. Un exemple connu de traitement et d'épuration des eaux usées est décrit ci-dessous.
Enfin, les dispositifs et procédés sont spécifiques à chaque type d'effluents et ne peuvent convenir pour l'utilisation de différents types d'effluents.
Buts de l'invention
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Un premier but de la présente invention vise à concevoir un procédé et une installation basés sur des
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principes physico-chimiques, simple et peu coûteux a l'emploi.
Un autre but de la présente invention vise à minimiser le travail mécanique nécessaire, au traitement des eaux usées et donc l'énergie nécessaire à l'exploitation du procédé selon l'invention.
Un autre but est de concevoir une installation de taille aussi réduite que possible.
Un autre but est de permettre de traiter par le procédé selon l'invention plusieurs types différents d'effluents.
Un autre but de l'invention est d'augmenter le rendement de l'épuration des eaux usées.
Un but complémentaire de l'invention est d'éviter l'étape supplémentaire de séchage des résidus (boues) du traitement.
D'autres buts et avantages apparaîtront dans la
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description qui suit.
1 Elements caractéristiques de l'invention ----------------------------------------
Le procédé de traitement des eaux usées ou analogues selon la présente invention comporte essentiellement les étapes suivantes : - on alimente les eaux usées à traiter avec un agent chimique primaire injecté par le sommet dans un flocu- lateur où l'écoulement s'effectue du haut. vers le bas ; - ces eaux passent ensuite dans un coagulateur où elles sont mises en contact avec un agent chimique secondai- re, le sens de circulation des eaux dans le coagulateur étant inverse à celui dans le floculateur ;
- ces eaux, passent dans un flottateur dans lequel le courant de liquide constitué
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1 e d'eaux traitées s'écoule vers le bas, tandis que des microbulles provenant essentiellement
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.) d'une alimentation de préférence située sur la péri- phérie et dans le bas du flottateur, se déplacent en sens inverse en emportant les particules séparées.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte essentiellement les éléments suivants : - un floculateur en forme de colonne recevant les eaux usées à traiter et l'agent chimique primaire et dans lequel les eaux usées circulent de haut en bas ; - un coagulateur en forme de colonne alimenté par le bas depuis le floculateur et recevant un agent chimique secondaire, de préférence mélangé avec de l'eau satu- rée en gaz, formant des microbulles ; - un flottateur en forme de colonne alimente par le haut
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N à partir du coagulateur et dans lequel les eaux trai- tées circulent vers le bas en sens inverse des micro- bulles qui emportent les particules séparées, ces trois éléments précités étant disposés de manière con- centrique l'un autour de l'autre ;
- un adducteur d'eaux usées mélangées à l'agent primaire injecté qui est raccordé au floculateur par le haut, - un adducteur d'agent secondaire éventuellement mélangé avec de l'eau saturée en gaz qui est disposé au milieu et dans le bas du coagulateur, - un évacuateur d'eaux traitées qui est raccordé au flottateur dans le bas, - une deuxième arrivée en forme de couronne en eau satu- rée de gaz qui est raccordée sur la périphérie et dans la partie inférieure du flottateur, et - un collecteur de particules qui est disposé en haut du flottateur.
L'installation comporte également un dispositif d'absorption en forme de colonne où s'effectue le mélange gaz-eau afin d'obtenir de l'eau saturée en gaz formant des microbulles qui sera injectée dans le flottateur et éventuellement avec l'agent secondaire dans le coagulateur.
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D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'une forme d'exécution préférée qui suit.
Brève description des figures
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La figure 1 décrit un exemple d'installations connues appartenant à l'état de la technique.
La figure 2 représente une vue globale de l'installation selon l'invention.
La figure 3 représente plus précisément une vue schématique de l'ensemble floculateur-coagulateurflottateur.
Description d'une installation de l'état de la technique
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L'effluent composé d'eaux usées est mélangé avec des produits chimiques de floculation et/ou coagulation (neutralisation) par l'intermédiaire d'agitateur (s). Ce mélange peut éventuellement s'effectuer en deux opérations dans deux bassins différents.
Les eaux usées sont ensuite amenées vers le bassin de flottation, en général par pompage, ce qui a pour inconvénient de casser les flocons déjà formés.
De l'eau saturée en gaz est produite dans un ballon de saturation par mise en contact d'un gaz comprimé avec l'eau provenant d'une source"neutre". En règle générale, cette eau"neutre"ne provient pas directement de l'effluent traité ou bien a dû subir un traitement supplémentaire d'épuration en vue du recyclage.
Cette eau saturée en gaz est introduite dans le fond du bassin de flottation et lors de la détente forme des microbulles qui emportent vers le haut les flocons composés de particules séparées.
Les matières en suspension ou flocons sont éliminés du bassin de flottation par raclage circulaire de la
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surface. Il en résulte que les boues raclées sont composées à 95% d'eau et nécessitent de ce fait une étape supplémentaire de séchage.
Un autre inconvénient de l'installation décrite est sa taille gigantesque, en particulier du bassin de flottation.
Description d'un mode d'exécution préféré de l'invention
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Les eaux usées 13 sont pompées en 24 vers un adducteur 6 et arrivent dans le floculateur 12 ou elles s'écoulent du haut vers le bas et passent dans le coagulateur 3 où elles s'écoulent du bas vers le haut.
On injecte également dans le floculateur 12 avec les eaux usées, grâce à un injecteur statique, un agent chimique primaire 22 qui provoque essentiellement la floculation mais également en partie la coagulation des particules contenues dans les eaux usées.
Dans le fond du coagulateur 2 on injecte par l'injecteur 4, de préférence en forme de plateau circulaire l'agent chimique secondaire 23, qui est un agent polyélectrolite jouant le rôle d'agent de neutralisation et de coagulation.
La forme de plateau circulaire de l'injecteur 4 permet de mieux homogénéiser le mélange eaux usées/ agent secondaire.
De préférence, cet agent secondaire est mélangé à de l'eau saturée de gaz. Cette eau saturée qui est initialement à une pression de 6 bars, subit une détente lors du passage par la valve de régulation 21 provoquant ainsi la formation de microbulles.
Les compositions de ces différents agents chimiques dépendent de la nature des eaux usées et sont connues du spécialiste.
Les quantités de ces produits chimiques à injecter dans les eaux usées sont déterminées par un examen
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de laboratoire préalable.
Les microbulles de gaz formées entrainent l'agent coagulant et permettent d'homogénéiser parfaitement le mélange dans le coaguateur 2.
La réaction entre l'agent coagulant et les particules (saletés) se déroule en quelques secondes.
Dans le coagulateur 2, la circulation des eaux usées vers le haut est favorisée par les microbulles de gaz qui entrainent les particules de densité plus elevée, en évitant ainsi leur précipitation.
Ensuite les eaux contenant les particules coagulées quittent le coagulateur 2 par sa partie supérieure vers le flottateur 1.
La séparation des particules coagulées des eaux traitées est basée sur une technique d'épuration physico-chimique utilisant la flottation par les gaz, ce qui permet un degré de purification élevé.
En outre, une seconde arrivée 3 d'eau saturée de gaz est prévue sur la périphérie et dans la partie inférieur du flottateur 1, de préférence sous forme d'une couronne entourant le flottateur 1, afin d'intensifier le phénomène de flottation des particules coagulées.
Les microbulles favorisent la fJotttion des particules qui sont évacuées sous forms de boues par la partie supérieur du flottateur 1 dans un collecteur 5.
Les eaux traitées quittent le flottateur 1 par les conduites 10 et 9, tandis que les boues sont évacuées par la sortie 11 sous une forme qui ne nécessite plus un traitement ultérieur de séchage.
Eventuellement, l'installation comporte un régulateur de niveau 8 qui en règlant le niveau des eaux traitées dans le flottateur 1 permet de déterminer la siccité désirée des boues à évacuer.
L'eau saturée en gaz est obtenue par mélange d'eau et gaz dans un dispositif d'absorption 15. Initialement, on comprime grâce à un compresseur 14 un gaz, de préférence de l'air, jusqu'à une pression d'environ 3
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bars dans le dispositif 15.
On introduit l'eau par le sommet dans le dispositif 15 qui est muni dans sa partie supérieure de garnissages 16 tels que par exemple des bagues de Raschig. Les garnissages 16 permettent de multiplier par 50 la surface de contact des gouttelettes d'eau avec l'air (1 m3 valant 205 m2 de surface de contact). La pression augmente jusqu'à 5-6 bars.
L'eau introduite dans le dispositif d'absorption
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e 15 est en général de l'eau épurée qui a été recyclée. On recycle ainsi 25 à 30% des eaux épurées ce qui permet avantageusement de réduire la consommation externe en eau.
La majorité de l'eau saturée en gaz est destinée à être introduite dans le flottateur 1 par l'intermédiaire de la vanne de régulation 20 et de l'adducteur en forme de couronne, tandis qu'un faible pourcentage de l'eau saturée en gaz est injectée en même temps que l'agent secondaire dans l'injecteur 4 ce qui permet un mélange meilleur des agents avec les eaux usées.
Pour amorcer le procédé de l'invention on remplit totalement l'ensemble floculateur 12-coagulateur 2- flottateur 1 d'eau pure (épurée ou neutre). On admet l'arrivée en eau saturée de gaz ce qui provoque la formation d'un"brouillard"ou d'une"eau blanche"par évapuration de microbulles. Ensuite on amorce la pompe 24 qui permet l'alimentation en eaux usées. Ces eaux usées ont en moyenne un temps de séjour dans l'installation selon l'invention de 15 à 25 minutes.
Il convient de noter que la partie de floculateur-coagulateur 12-2 ou se déroule le procédé physicochimique d'épuration est complètement fermée et forme une seule unité avec le flottateur ouvert 1. Ceci permet d'éviter une pollution ultérieure des eaux traitées.
Les avantages du procédé et de l'installation selon l'invention sont les suivants : a) Le procédé est simple et automatique, il ne demande
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aucun contrôle permanent, uniquement une surveillance minime.
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w b) Grâce à ce procédé, l'optimisation par réglages des e opérations physico-chimiques permet une grande écono- mie en matériaux et en énergie. c) Ce procédé n'étant pas biologique, et son déroulement s'effectuant dans une installation fermée, tout dan- ger de contamination des eaux purifiées est donc ex- clu. d) Les résidus obtenus sous forme de boue possèdent une siccité telle qu'il n'est pas nécessaire d'y appli- quer un traitement supplémentaire de déshydratation mécanique sauf en cas d'exigeance particulière.
De plus, si les boues sont composées de matériaux in- flammables, elles peuvent être directement utilisées comme combustible. e) Les interruptions de fonctionnement sont quasiment nulles du fait que l'installation ne possède aucun élément mobile. f) L'installation est de petite taille et facilement as- semblable. Son faible encombrement permet de l'in- staller dans des zonings industriels même surchargés. g) La taille réduite de l'installation permet de la con- cevoir mobile pour des capacités moyennes. h) Les coûts de réalisation et de fonctionnement d'une telle installation sont très faibles.
Ils ne repré- sentent que 10 à 15% d'une installation traditionnel- le de même capacité. i) L'utilisation correcte de l'installation selon l'in- vention permet d'obtenir de tels résultats que les eaux ainsi traitées peuvent être conduites directe- ment dans des eaux de surface vivantes. j) Le procédé et l'installation peuvent être facilement adaptables aux éffluents les plus divers. Les données de fonctionnement peuvent être modifiées dans de lar- ges limites. k) L'installation peut être placée soit en modules pa-
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allèles afin d'en augmenter la capacité hydraulique soit en série afin de maximaliser le rendement.
La présente invention n'est pas limitée au mode d'exécution préférée décrit et s'applique aux nombreuses applications du procédé de séparation par flottation.
L'installation selon la présente invention peut par exemple servir comme installation pour l'épuration des cours d'eau.
On peut également utiliser l'installation selon l'invention pour séparer des eaux chargées de graisses par exemple, dans des abattoirs.
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PHYSICO-CHEMICAL PROCESS AND PLANT FOR THE
TREATMENT AND PURIFICATION OF WASTEWATER Object of the invention
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The present invention relates to a new process and a new physicochemical installation with microbubble mixer for the treatment and purification of waste water or the like.
State of the art
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Currently, conventional installations are biological purification installations where bacteria are instructed to carry out purification tasks. The main drawback of such installations is their gigantic size. In addition, there is a risk of subsequent pollution of the treated water by microorganisms.
It is also known to use devices based on physicochemical processes for the treatment of industrial effluents. However, these devices are very complex and very expensive, both in operation and in maintenance. In addition, the use of such devices requires a highly qualified workforce. Often such processes require an additional drying step. A known example of wastewater treatment and purification is described below.
Finally, the devices and methods are specific to each type of effluent and cannot be suitable for the use of different types of effluent.
Aims of the invention
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A first object of the present invention aims to design a method and an installation based on
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physico-chemical principles, simple and inexpensive to use.
Another object of the present invention aims to minimize the mechanical work necessary for the treatment of wastewater and therefore the energy necessary for operating the process according to the invention.
Another goal is to design an installation as small as possible.
Another object is to make it possible to treat by the method according to the invention several different types of effluents.
Another object of the invention is to increase the efficiency of the purification of waste water.
An additional aim of the invention is to avoid the additional step of drying the residues (sludge) from the treatment.
Other purposes and advantages will appear in the
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description which follows.
1 Characteristic elements of the invention ----------------------------------------
The process for treating wastewater or the like according to the present invention essentially comprises the following steps: - the wastewater to be treated is supplied with a primary chemical agent injected from the top into a flocculator where the flow takes place from the top . down ; these waters then pass through a coagulator where they are brought into contact with a secondary chemical agent, the direction of circulation of the water in the coagulator being opposite to that in the flocculator;
- these waters pass through a float in which the stream of liquid formed
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1 e of treated water flows down, while microbubbles coming mainly
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.) of a feed preferably located on the periphery and at the bottom of the float, move in the opposite direction by taking away the separated particles.
The installation for implementing the method according to the invention essentially comprises the following elements: - a flocculator in the form of a column receiving the waste water to be treated and the primary chemical agent and in which the waste water circulates from top to bottom ; - a column-shaped coagulator fed from below from the flocculator and receiving a secondary chemical agent, preferably mixed with gas-saturated water, forming microbubbles; - a column-shaped float feeds from above
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N from the coagulator and in which the treated water circulates downwards in the opposite direction of the micro-bubbles which carry away the separated particles, these three abovementioned elements being arranged concentrically around one another;
- a wastewater adductor mixed with the injected primary agent which is connected to the flocculator from above, - a secondary agent adductor possibly mixed with water saturated with gas which is placed in the middle and at the bottom of the coagulator, - a treated water evacuator which is connected to the bottom float, - a second crown-shaped inlet in gas-saturated water which is connected on the periphery and in the lower part of the float, and - a particle collector which is arranged at the top of the float.
The installation also includes an absorption device in the form of a column where the gas-water mixture is carried out in order to obtain water saturated with gas forming microbubbles which will be injected into the float and possibly with the secondary agent. in the coagulator.
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Other characteristics and advantages will appear on reading a preferred embodiment which follows.
Brief description of the figures
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FIG. 1 describes an example of known installations belonging to the state of the art.
FIG. 2 represents an overall view of the installation according to the invention.
FIG. 3 represents more precisely a schematic view of the flocculator-coagulator-float assembly.
Description of a state-of-the-art installation
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The effluent composed of wastewater is mixed with flocculation and / or coagulation (neutralization) chemicals via agitator (s). This mixing can possibly be carried out in two operations in two different basins.
The wastewater is then brought to the flotation tank, generally by pumping, which has the disadvantage of breaking the flakes already formed.
Gas saturated water is produced in a saturation flask by contacting a compressed gas with water from a "neutral" source. As a general rule, this "neutral" water does not come directly from the treated effluent or else has had to undergo an additional purification treatment for recycling.
This gas-saturated water is introduced into the bottom of the flotation tank and during expansion forms microbubbles which take up the flakes made up of separate particles.
Suspended matter or flakes are removed from the flotation tank by circular scraping of the
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area. As a result, the scraped sludge is composed of 95% water and therefore requires an additional drying step.
Another drawback of the installation described is its gigantic size, in particular of the flotation tank.
Description of a preferred embodiment of the invention
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The wastewater 13 is pumped at 24 to an adductor 6 and arrives in the flocculator 12 or it flows from the top to the bottom and passes into the coagulator 3 where it flows from the bottom to the top.
Is also injected into the flocculator 12 with the wastewater, using a static injector, a primary chemical agent 22 which essentially causes flocculation but also in part the coagulation of the particles contained in the wastewater.
In the bottom of the coagulator 2 is injected by the injector 4, preferably in the form of a circular plate, the secondary chemical agent 23, which is a polyelectrolyte agent playing the role of neutralization and coagulation agent.
The circular plate shape of the injector 4 makes it possible to better homogenize the wastewater / secondary agent mixture.
Preferably, this secondary agent is mixed with water saturated with gas. This saturated water which is initially at a pressure of 6 bars, undergoes an expansion during the passage through the regulating valve 21 thus causing the formation of microbubbles.
The compositions of these various chemical agents depend on the nature of the wastewater and are known to the specialist.
The quantities of these chemicals to be injected into wastewater are determined by an examination
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laboratory prerequisite.
The gas microbubbles formed entrain the coagulating agent and make it possible to perfectly homogenize the mixture in the coaguateur 2.
The reaction between the coagulating agent and the particles (dirt) takes place in a few seconds.
In coagulator 2, the upward circulation of wastewater is favored by gas microbubbles which entrain particles of higher density, thus avoiding their precipitation.
Then the waters containing the coagulated particles leave the coagulator 2 through its upper part towards the float 1.
The separation of the coagulated particles from the treated water is based on a physico-chemical purification technique using gas flotation, which allows a high degree of purification.
In addition, a second inlet 3 of gas-saturated water is provided on the periphery and in the lower part of the float 1, preferably in the form of a ring surrounding the float 1, in order to intensify the phenomenon of flotation of the particles. coagulated.
The microbubbles promote the fJotttion of the particles which are evacuated in the form of sludge by the upper part of the float 1 in a collector 5.
The treated water leaves the float 1 through the pipes 10 and 9, while the sludge is discharged through the outlet 11 in a form which no longer requires a subsequent drying treatment.
Optionally, the installation includes a level regulator 8 which, by adjusting the level of the water treated in the float 1, makes it possible to determine the desired dryness of the sludge to be discharged.
Water saturated with gas is obtained by mixing water and gas in an absorption device 15. Initially, a gas, preferably air, is compressed using a compressor 14 to a pressure of approximately 3
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bars in the device 15.
Water is introduced from the top into the device 15 which is provided in its upper part with linings 16 such as for example Raschig rings. The linings 16 make it possible to multiply by 50 the contact surface of the water droplets with the air (1 m 3 being equal to 205 m 2 of contact surface). The pressure increases to 5-6 bars.
Water introduced into the absorption device
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e 15 is generally purified water which has been recycled. 25 to 30% of the purified water is thus recycled, which advantageously reduces external water consumption.
The majority of the water saturated with gas is intended to be introduced into the float 1 via the control valve 20 and the adductor in the form of a crown, while a small percentage of the water saturated in gas is injected at the same time as the secondary agent in the injector 4 which allows a better mixing of the agents with the waste water.
To initiate the process of the invention, the entire flocculator 12-coagulator 2-flotation unit 1 is completely filled with pure water (purified or neutral). We admit the arrival of water saturated with gas which causes the formation of a "mist" or "white water" by evaporation of microbubbles. Then the pump 24 is primed which allows the supply of waste water. This wastewater has an average residence time in the installation according to the invention of 15 to 25 minutes.
It should be noted that the flocculator-coagulator part 12-2 where the physicochemical purification process takes place is completely closed and forms a single unit with the open flotation unit 1. This makes it possible to avoid further pollution of the treated water.
The advantages of the process and of the installation according to the invention are as follows: a) The process is simple and automatic, it does not require
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no permanent monitoring, only minimal monitoring.
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w b) Thanks to this process, the optimization by setting of the physico-chemical operations allows a great saving in materials and energy. c) Since this process is not biological, and since it takes place in a closed installation, any danger of contamination of purified water is therefore excluded. d) The residues obtained in the form of sludge have a dryness such that it is not necessary to apply to it an additional treatment of mechanical dehydration except in the case of special requirements.
In addition, if the sludge is made of flammable materials, it can be used directly as fuel. e) Interruptions of operation are almost zero because the installation has no moving parts. f) The installation is small and easily assembled. Its small footprint allows it to be installed in industrial areas, even when overloaded. g) The reduced size of the installation allows mobile design for medium capacities. h) The costs of making and operating such an installation are very low.
They represent only 10 to 15% of a traditional installation of the same capacity. i) The correct use of the installation according to the invention makes it possible to obtain such results that the water thus treated can be conveyed directly into living surface water. j) The process and installation can be easily adapted to the most diverse effluents. The operating data can be changed within wide limits. k) The installation can be placed either in modules pa-
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alleles in order to increase the hydraulic capacity or in series in order to maximize the yield.
The present invention is not limited to the preferred embodiment described and applies to the numerous applications of the flotation separation process.
The installation according to the present invention can for example be used as an installation for the purification of watercourses.
The installation according to the invention can also be used to separate water loaded with grease, for example, in slaughterhouses.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9000230A BE1003728A3 (en) | 1989-10-17 | 1990-02-27 | Physicochemical waste water treatment and purification method andinstallation |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE8901121A BE1004165A7 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Physicochemical waste water treatment and purification method andinstallation |
| BE9000230A BE1003728A3 (en) | 1989-10-17 | 1990-02-27 | Physicochemical waste water treatment and purification method andinstallation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1003728A3 true BE1003728A3 (en) | 1992-06-02 |
Family
ID=25662479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE9000230A BE1003728A3 (en) | 1989-10-17 | 1990-02-27 | Physicochemical waste water treatment and purification method andinstallation |
Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RE | Patent lapsed |
Owner name: RECSEI JOZSEF Effective date: 19940228 Owner name: DE LIMELETTE DIDIER Effective date: 19940228 Owner name: TAJNAY STEFAN Effective date: 19940228 Owner name: DE BERGEYCK PHILIPPE Effective date: 19940228 |