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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET SYSTEMES DE TRAITEMENT DES EAUX D'EGOUT.
DECHETS D'INDUSTRIE ET MATIERES SIMILAIRES.
La présente invention est relative à la clarification et à la purification des eaux d'égoût et de certains déchets dindustrie;, et se rapporte spécialement à un système utilisant un traitement à boue biologique.
L'objet de la présente invention est de prévoir un procédé qui sera efficacee que 1?on pourra adopter à divers systèmes et qui ne sera pas coûteux au pointe de vue installation et fonctionnement.
D'autres objets de l'invention, spécialement dans Inapplication des procédés conjointement avec la stabilisation efficace de la boue biolo- gique, apparaîtront de la description suivante, donnée avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 montre schématiquement une suite d-opérations utili- sant les phases constituant l'invention.
La figure 2 est une vue schématique similaire illustrant une pu- rification supplémentaire qui peut être avantageusement appliquée au système de la figure 1.
Dans le système représenté à la figure 1, les déchets bruts ar- rivent par le circuit 1 à la phase d'adsorption 2 au cours de laquelle ils sont mélangés à la boue biologique pénétrant par un conduit 10;. les déchets sont immédiatement traités de manière qu'un contact intime rétablisse entre le fondement des eaux d'égoût ou des déchets et les surfaces solides de la boueo Le contact désiré est atteint le plus avantageusement et effi- cacement grâce à une diffusion d'air, mais une agitation mécanique et une aération sous pression peuvent également être utilisées.
Le liquide de mélange est ensuite envoyé par un canal d'effluen- ce 3 dans le séparateur 4 d'où le liquide élargie qui surnage est évacué
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à la sortie 5 directement vers une eau de réception en passant par un canal 12. Les solides se déposent dans le séparateur 4 et sont enlevés rapidement;
, une partie de ces solides étant envoyée par un conduit 6 dans le stabilisa- teur 8 pour'le maintien ou l'entretien de la surface active des solides, et une autre partie de ceux-ci passant par la sortie 7, pour être rejetée et envoyée à une phase de dispensation de solides A la phase 8, la matière est stabilisée par de Pair ou de l'oxygène alimenté en 9 par diffusion ou agitation mécanique De cette phase 8, la boue biologique est renvoyée à la phase d9adsorption par une canalisation ou un anal 10. Du fait des variations, habituellement rencontrées, dans le débit et la concentration des déchets pénétrant en 1 dans le système, il est nécessaire davoir dès variations correspondantes dans l'alimentation en boue stabilisée en prove- nance de la phase 8 par la conduite 10.
Pour cette raison, la phase 8 fonc- tionne comme réservoir de boue biologique pour répondre à la demande-de cette boue, sujette à fluctuations, et sert aussi à concentrer et stabiliser la boue qui est enlevée du séparateur 4.
Dans la phase dadsorption 2, un mélange complet et intime doit s'effectuer de façon que les particules de boue biologique qui pénètrent par la conduite 10 prennent contact rapidement avec la matière brute qui ar- rive, et enlèvent de celle-ci les matières organiqueso Le temps nécessaire pour achever cette phase dadsorption variera avec l'appareil utilisé et la vitesse à laquelle le mélange se réalise;
cette adsorption peut être ra- pidement terminée, par exemple en un temps compris entre 1 et 20 minutes (souvent pas plus de 10 minutes), et avec un effet doxydation ou de réduc- tion, dans le fondement, pratiquement nulo
Dans cette opération, les composants colloïdaux et semi-collol- daux des eaux dégout ou des déchets, qui peuvent représenter la plus grande partie de la demande finale en oxygène, sont enlevés par un mécanisme biophy- siochimique, et le caractère chimique de base reste sensiblement inchangé, en ce qui concerne 1?oxydation ou la réduction du fondemento Cet enlèvement est accompli en un court intervalle de temps de contact actif entre les dé- chets et la boue.
De ce fait, la nature chimique de la phase liquide resté essen- tiellement à l'état inchangé.,la fonction étant"le transfert de la substan- ce des déchets, depuis la lessive de déchets vers l'agent adsorbant biologi- queo
Dans le séparateur 4. le liquide de déchets clarifié et la boue sont séparés par sédimentation dans une phase de repos pendant une période de temps plus étendue, par exemple, une demi-barre à plusieurs heures et le liquide clarifié surnageant est déchargé en 5 La fraction solide séparée contenant la couche adsorbée de matières organiques est rapidement transfé- rée par une conduite 6 à la phase 8 de stabilisation de la boue biologique.
La boue concentrée et stabilisée en provenance de cette phase 8 est alors renvoyée par un conduit 30'pour être mélangée avec les eaux d'égout brutes dans le dispositif d'aération 2 pour réaliser la continuation de l'enlèvement des matières organiques hors des déchetso Lefficacité de ce procédé dépend d'un minimum doxydation ou de réduction seffectuant dans la lessive de déchets du procédé. Les soli- des déposés à partir du mélange dans la phase de séparation sont rapidement enlevés de toute autre contact avec cette lessive de déchets clarifiée.
Ce procédé est, au point de vue fonctionnement, différent de tout autre procédé en usage puisque son rendement pratique est fonction d'un mi- nimum d'oxydation ou de réduction dans la lessive, et ce n'est que grâce à cette différence critique qu'une telle purification à court terme peut être accomplie. Ce procédé, contrairement aux autres traitements, enlève princi- palement les substances colloïdales dans le séparateur 4 et, pôur cette rai- son, n'enlève pas une quantité appréciable des composés solubles et d'ammo= niaque en solution.
Des investigations expérimentales étendues ont révélé la possi-
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bilité, grâce à cette méthode, de produire un effluent clair, imputrescible à partir deaux dégout et de déchets d'industrie.
Cette différenciation des mécanismes fondamentaux de traitement biologique des eaux dégout en composants distincts a pour résultat une éco- nomie marquée dans le fonctionnement et pour'le rendement du procédé. La matière colloïdale et semi-colloïdale du liquide pénétrant dans le système est rapidement adsorbée par la boue stabilisée remise en circulation et une telle adsorption éloigne rapidement ladite matière, du liquide qui pénètre, sous les conditions de mélange complet dans la phase d'adsorption. Ensuite, la séparation par sédimentation suit immédiatement. Une oxydation ou réduc- tion ou toute autre action chimique qui peut se produire est simplement for- tuite et n'est pas déterminante en ce qui concerne le temps ou les conditions de traitement.
Le but du présent procédé est de séparer promptement les solides avec leurs matières organiques décomposables adsorbées et d9enlever ce qui surnage, de manière que lesdits solides puissent être isolés et soumis seuls à stabilisation sans la partie surnageante.
Du fait des variations de volume et de charge organique décompo- sable des déchets bruts entrants, variations que l'on rencontre habituellement au cours du cycle journalier, une alimentation adéquate en boue biologique doit être disponible pour couvrir des exigences aussi bien maxima que minima.
La boue emmagasinée dans le stabilisateur 8 doit être maintenue dans une am- biance aérobique en vue de préserver son pouvoir de clarification maximum.
En l'absence de stabilisation efficace;, la boue tombera dans une ambiance vraiment anaérobique, avec, comme résultat, la détérioration de son pouvoir de clarification. La stabilisation consiste dans le maintien de la boue bio- logique dans la zone de valeurs potentielles 0-R (oxydation-réduction) aux- quelles cette boue exerce son plein pouvoir ou sa pleine capacité de clarifi- cation.
Ce système produit, d'une manière très efficace, la partie sur- nageante clarifiée en bonne condition pour être évacuée et, en même temps, préconditionne et concentre très favorablement la boue pour d'immédiates stabilisation et recirculation séparéeso
Ces investigations de base ont révélé qu'un traitement très efficace des eaux d'égoüt et des déchets colloidaux et une très grande écono- mie dans la construction résultent des phases biophysiochimique et biochimi- que ainsi séparées. Le présent procédé consiste en une rapide adsorption des matières organiques, cette phase d'adsorption étant réalisée en une petite fraction du temps qui serait requis pour réaliser une oxydation.
Le caractère essentiel de l'invention réside dans le rapide et continuel enlèvement des solides, avec leurs matières organiques décomposa- bles adsorbées, pour les envoyer à une phase de stabilisation séparée. De la phase 8, les solides sont renvoyés pour être mélangés avec l'admission brute à la phase 2 pour recevoir une autre charge de matières organiques, et cela d'une manière continue.
Les matières organiques sont aussi d'abord séparées par une rapide adsorption et une clarification subséquente, et alors les solides séparés sont concentrés et stabilisés pour une mise en con- tact et une adsorption ultérieures, le cycle étant ainsi complet et répéti- tif
Le liquide clarifié déchargé en 5, 12 (figure 1) peut encore être traité avant son évacuation finale, comme signalé, sous les conditions de courant de réception. Comme montré schématiquement à. la figure 2, le liqui- de clarifié, en provenance de la phase de séparation 4, peut être mené par 12 à un filtre biologique 14 qu'il quitte par l'évacuation finale 15.
Comme réalisation modifiée de ceci, l'évacuation sans colloïdes en provenance de la décharge 5 peut être envoyée'par 32 à un dispositif d9aération secondaire 33 (unité de nitrification) alimenté oxygène par le conduit 31 et faisant passer le liquide de mélange dans un séparateur 34 avec décharge de 1-'effluent final surnageant par 35. La boue évacuée en 36 est divisée entre la déchar- ge 37 et le conduit 36 qui fait passer une partie de la boue séparée vers le stabilisateur secondaire 38 qui comporte une alimentation en air 39, et
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une partie de la boue dans le conduit de recirculation 40 pour un retour se- condaire de la boue à l'entrée du dispositif d9aération secondaire 33.
La boue primaire en provenance du conduit 30 peut être dérivée par 42 à l'entrée du dispositif daération secondaire 33 (unité de nitrification)..
Dans le système représenté à la figure 2, les eaux d'égoûts bru- tes sont préaérées en 22 et clarifiées en 23 par un échappement de purifica- tion préliminaires et la boue primaire stabilisée en provenance de l'unité 8 est envoyée par un conduit 30 vers des eaux d'égouts brutes pénétrant en 21. Cette préaération et cette préclarification ne seront pas normalement désirables,, un des avantages de 19adsorption et de la sédimentation étant que de tels traitements préliminaires sont rendus non nécessaires
Les unités ont été représentées schématiquement en succession dans le système et on comprend que tout appareil désiré peut être utilisé, la phase de séparation étant conçue pour utiliser un réservoir de dépôt de toute construction habituelle, tels que ceux utilisés pour des clarifications.
Le système suivant l'invention est ainsi utilisable en combi- naison avec diverses phases et unités qui s'y rapportent. A la figuré 2, on peut envisager alternativement le traitement relativement prolongé de nitri- fication dans le dispositif d'áération secondaire 33, ou l'utilisation du filtre biologique 14, ou la décharge directe,, dans le courant, de l'évacua= tion en provenance du séparateur primaire 4. Dans ce dispositif d'aération secondaire, dont le temps de traitement est sensiblement égale à quatre fois celui du traitement dans le dispositif d'aération primaire 2, (unité d'adsorption), il y a une légère adsorption ou pas d'adsorption du tout; la principale fonction étant le développement de Inaction de nitrification sur 1-'effluence en provenance du séparateur primaire.
Le procédé suivant l'invention permet d'atteindre une extraction colloidale rapide et complète des impuretés par adsorption et peut réaliser un haut pourcentage d'enlèvement B.O.D. (Biochemical Oxygen Demand = demande d'oxygène biochimique) et de boues ou troubles, cette ségrégation par adsorp- tion étant d'une manière prédominante carbonée. Dans beaucoup d'exemples, la décharge-directe à partir du conduit 12 est satisfaisante pour dès eaux dégoût domestique et certains déchets industriels, ce qui permet une grande économie dans l'installation et le fonctionnement.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de traitement des eaux d'égoût, des déchets d'usine et matière semblables, comprenant les phases suivantes soumettre la matière qui afflue à Inaction d'un agent biologiquement adsorbant, en réalisant leur mélange intime., pendant un temps limité de manière à ce qu'il soit insuffi- sant pour provoquer un changement substantiel dans la nature chimique de base du mélange, mais suffisant par contre pour réaliser une adsorption des cons- tituants colloïdaux et semi-colloïdaux de la matière pénétrante, par ledit agent; séparer ensuite le mélange en une partie surnageante et en une boue contenant les constituants colloïdaux et semi-colloïdaux adsorbés;
retirer séparément ladite boue et ladite partie surnageante; et stabiliser au moins une partie de ladite boue pour la rendre efficace comme agent adsorbant.
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IMPROVEMENTS IN SEWER WATER TREATMENT METHODS AND SYSTEMS.
INDUSTRY WASTE AND SIMILAR MATERIALS.
The present invention relates to the clarification and purification of sewage and certain industrial wastes ;, and especially relates to a system using a biological sludge treatment.
The object of the present invention is to provide a method which will be efficient which can be adopted in various systems and which will not be expensive in terms of installation and operation.
Other objects of the invention, especially in the application of the methods in conjunction with the effective stabilization of the biological sludge, will become apparent from the following description, given with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically shows a series of operations using the phases constituting the invention.
Figure 2 is a similar schematic view illustrating an additional purification which can be advantageously applied to the system of Figure 1.
In the system shown in FIG. 1, the raw waste arrives via circuit 1 at the adsorption phase 2 during which it is mixed with the biological sludge entering via a duct 10 i. the waste is immediately treated so that intimate contact is reestablished between the foundation of the sewage or waste and the solid surfaces of the sludge The desired contact is most advantageously and efficiently achieved by air diffusion , but mechanical agitation and pressurized aeration can also be used.
The mixing liquid is then sent through an effluent channel 3 into the separator 4 from where the enlarged liquid which supernates is discharged.
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at the outlet 5 directly to a receiving water passing through a channel 12. The solids are deposited in the separator 4 and are removed quickly;
, a part of these solids being sent through a conduit 6 into the stabilizer 8 for the maintenance or maintenance of the active surface of the solids, and another part of these passing through the outlet 7, to be discharged. and sent to a solids dispensing phase In phase 8, the material is stabilized by air or oxygen supplied at 9 by diffusion or mechanical agitation. From this phase 8, the biological sludge is returned to the adsorption phase by a pipeline or an anal 10. Due to the variations, usually encountered, in the flow rate and the concentration of the waste entering the system at 1, it is necessary to have corresponding variations in the supply of stabilized sludge coming from the phase. 8 through line 10.
For this reason, phase 8 functions as a reservoir of biological sludge to meet the demand for this fluctuating sludge, and also serves to concentrate and stabilize the sludge which is removed from separator 4.
In adsorption phase 2, thorough and thorough mixing should take place so that the particles of biological sludge entering through line 10 quickly contact the incoming raw material and remove organic matter therefrom. The time required to complete this adsorption phase will vary with the apparatus used and the rate at which mixing takes place;
this adsorption can be quickly terminated, for example in a time of between 1 and 20 minutes (often not more than 10 minutes), and with an effect of oxidation or reduction, in the base, practically zero
In this operation, the colloidal and semi-colloidal components of the sewage or waste water, which may represent the greatest part of the final oxygen demand, are removed by a biophysiochemical mechanism, and the basic chemical character remains substantially unchanged, with respect to oxidation or reduction of the foundation. This removal is accomplished within a short period of active contact between the waste and the sludge.
As a result, the chemical nature of the liquid phase remains essentially unchanged, the function being "the transfer of the waste substance from the waste lye to the biological adsorbent.
In separator 4. the clarified waste liquid and sludge are separated by sedimentation in a standing phase for a longer period of time, for example, half a bar to several hours and the clarified supernatant liquid is discharged in 5 La The separated solid fraction containing the adsorbed layer of organic matter is rapidly transferred through line 6 to stage 8 for stabilization of the biological sludge.
The concentrated and stabilized sludge coming from this phase 8 is then returned through a pipe 30 ′ to be mixed with the raw sewage in the aeration device 2 to carry out the continued removal of organic matter from the waste. The efficiency of this process depends on a minimum of oxidation or reduction occurring in the waste liquor from the process. Solids deposited from the mixture in the separation phase are quickly removed from any further contact with this clarified waste liquor.
This process is operationally different from any other process in use since its practical yield depends on a minimum of oxidation or reduction in the lye, and it is only thanks to this critical difference. that such short-term purification can be accomplished. This process, unlike the other treatments, mainly removes the colloidal substances in the separator 4 and, for this reason, does not remove an appreciable amount of the soluble compounds and ammonia in solution.
Extensive experimental investigations have revealed the possibility
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bility, thanks to this method, to produce a clear, rot-proof effluent from sewage and industrial waste.
This differentiation of the basic mechanisms of biological wastewater treatment into discrete components results in marked economy in the operation and efficiency of the process. The colloidal and semi-colloidal material of the liquid entering the system is rapidly adsorbed by the recirculated stabilized sludge and such adsorption rapidly moves said material away from the liquid which enters, under the conditions of complete mixing in the adsorption phase. Then, separation by sedimentation immediately follows. Oxidation or reduction or any other chemical action which may occur is simply coincidental and is not critical to the time or conditions of processing.
The aim of the present process is to promptly separate the solids with their adsorbed decomposable organic matter and to remove any supernatant, so that said solids can be isolated and subjected to stabilization alone without the supernatant.
Due to variations in the volume and decomposable organic load of the incoming raw wastes, variations which are usually encountered during the daily cycle, an adequate supply of biosludge must be available to cover both maximum and minimum requirements.
The sludge stored in the stabilizer 8 must be maintained in an aerobic environment in order to preserve its maximum clarifying power.
In the absence of effective stabilization, the sludge will fall into a truly anaerobic environment, with, as a result, the deterioration of its clarifying power. Stabilization consists in keeping the biological sludge in the zone of potential values 0-R (oxidation-reduction) at which this sludge exerts its full power or its full clarification capacity.
This system produces, in a very efficient manner, the clarified supernatant part in good condition for disposal and, at the same time, very favorably preconditions and concentrates the sludge for immediate stabilization and separate recirculation.
These basic investigations have revealed that a very efficient treatment of sewage and colloidal waste and a very great economy in construction result from the biophysiochemical and biochemical phases thus separated. The present process consists of a rapid adsorption of the organic materials, this adsorption phase being carried out in a small fraction of the time which would be required to carry out an oxidation.
The essential character of the invention resides in the rapid and continuous removal of solids, with their adsorbed decomposable organic matter, to send them to a separate stabilization phase. From phase 8, the solids are returned to be mixed with the raw inlet to phase 2 to receive another load of organics, and this on a continuous basis.
The organics are also first separated by rapid adsorption and subsequent clarification, and then the separated solids are concentrated and stabilized for subsequent contacting and adsorption, thus the cycle being complete and repetitive.
The clarified liquid discharged at 5, 12 (Fig. 1) can be further processed before its final discharge, as reported, under the receiving current conditions. As shown schematically at. FIG. 2, the clarified liquid, coming from the separation phase 4, can be led through 12 to a biological filter 14 which it leaves through the final discharge 15.
As a modified embodiment of this, the colloid-free discharge from discharge 5 can be sent through 32 to a secondary aeration device 33 (nitrification unit) supplied with oxygen through line 31 and passing the mixing liquid through a separator. 34 with discharge of the final supernatant effluent by 35. The sludge discharged at 36 is divided between the discharge 37 and the conduit 36 which passes part of the separated sludge to the secondary stabilizer 38 which has an air supply. 39, and
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part of the sludge in the recirculation duct 40 for a secondary return of the sludge to the inlet of the secondary aeration device 33.
The primary sludge coming from the duct 30 can be diverted through 42 at the inlet of the secondary aeration device 33 (nitrification unit).
In the system shown in figure 2, the raw sewage is pre-aerated at 22 and clarified at 23 by a preliminary purification exhaust and the stabilized primary sludge from unit 8 is sent through a pipe. 30 to raw sewage entering 21. This pre-aeration and preclarification will not normally be desirable, one of the advantages of adsorption and sedimentation being that such preliminary treatments are rendered unnecessary.
The units have been shown schematically in succession in the system and it is understood that any desired apparatus can be used, the separation phase being designed to use a settling tank of any usual construction, such as those used for clarifications.
The system according to the invention is thus usable in combination with various phases and units relating thereto. In Figure 2, one can alternatively consider the relatively prolonged nitrification treatment in the secondary aeration device 33, or the use of the biological filter 14, or the direct discharge, in the current, of the evacuated = tion from the primary separator 4. In this secondary aeration device, whose treatment time is substantially equal to four times that of the treatment in the primary aeration device 2, (adsorption unit), there is a slight adsorption or no adsorption at all; the main function being the development of nitrification inaction on 1-effluence from the primary separator.
The process according to the invention makes it possible to achieve a rapid and complete colloidal extraction of the impurities by adsorption and can achieve a high percentage of B.O.D. (Biochemical Oxygen Demand = biochemical oxygen demand) and sludge or turbid, this segregation by adsorption being predominantly carbonaceous. In many examples, the direct discharge from the conduit 12 is satisfactory for domestic sewage water and certain industrial waste, which allows great savings in installation and operation.
CLAIMS.
1. Process for the treatment of sewage, factory wastes and the like, comprising the following phases subjecting the incoming material to the Inaction of a biologically adsorbing agent, achieving their intimate mixing, for a limited time of so that it is insufficient to cause a substantial change in the basic chemical nature of the mixture, but sufficient on the other hand to effect adsorption of the colloidal and semi-colloidal constituents of the penetrating material, by said agent; then separating the mixture into a supernatant part and into a slurry containing the colloidal and semi-colloidal constituents adsorbed;
separately removing said sludge and said supernatant portion; and stabilizing at least a portion of said sludge to make it effective as an adsorbent.