BE532872A - - Google Patents

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BE532872A
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    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
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Description

       

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   La présente invention a trait à des perfectionnements apportés au traitement des eaux d'agout brutes par une digestion anaérobie réalisée dans une cuve de digestion fermée, l'objet de ce traitement étant de convertir la matière putrescible des eaux d'égout en gaz ou méthane combustible, tout en produisant un résidu inoffensif dit "boue de digesteur"
Cette digestion anaérobie, réalisée d'une façon ininterrompue à l'inté- rieur du contenu du réservoir, est due à l'action de bactéries anaérobies naturellement présentes dans la boue fraîche, le mot anaérobie dérivant du fait que ces bactéries s'alimentent et se développent à l'aide des constituants organiques putrescibles de l'eau d'égout, en l'absence d'o- xygène dissous, tout en convertissant cette matière en un gaz, qui cons- titue le produit net,

   conjointement avec des produits de réaction alca- lins, notamment le bicarbonate d'ammonium. Le gaz quittant le réservoir de digestion peut être utilisé comme combustible pour chauffer le conte- nu dudit réservoir et y maintenir des températures de digestion favorables, ou pour d'autres usages, tandis qu'on se débarrasse de la boue elle-même, par exemple en l'étalant sur des couches de séchage ou en la déshydratant, par exemple sur des filtres à vide, de façon à en obtenir un tourteau pouvant recevoir toute destination appropriée. 



   La présente invention se propose d'améliorer l'efficacité et l'économie des procédés actuels de digestion par une réduction du   volu-   me qu'exige le bac de digestion, s'accompagnant d'économies réalisées dans le coût de la construction et dans le capital investi, les frais d'entretien, la dépréciation, la superficie du terrain nécessaire et les quantités de combustible nécessaires pour maintenir les températures de digestion requises. La présente invention se propose en outre d'amé- liorer le rendement général de l'installation de traitement des eaux d'égout. D'autres buts de l'invention seront mis en évidence au cours de ce qui suit. 



   Les boues brutes provenant des eaux d'égout et destinées à être soumises à une telle digestion anaérobie proviennent du stade de clarification de l'eau d'égout brute, normalement très diluée, qui arrive à une usine de traitement des eaux d'égout à partir de la canalisation collectrice d'eaux d'égout.

   En d'autres termes, l'eau d'égout brute atteint l'usine sous des débits et concentrations qui varient au cours de la journée et pénètre dans ce qu'on appelle le bac de clarification ou de sédimentation primaire, dans lequel la majeure partie du liquide, contenant la matière la plus légère, ou non décantable, est séparée et se déverse du bac par un trop-plein sous forme d'un effluent dit primaire alors que les matières solides, plus lourdes ou décantables, et une proportion relativement faible du liquide forment une boue brute primaire qui est retirée du fond du bac pour être soumise à la digestion anaérobie des boues, en vue de son évacuation ultérieure,.

   Selon la méthode classique, la digestion fournit habituellement une boue de digesteur, provenant du fond du bac de digestion, et du gaz provenant du sommet du bac, outre qu'elle fournit une liqueur plus légère qui se déverse du sommet et est d'ordinaire ramenée à l'installation de traitement à l'effet d'en éliminer la teneur en éléments solides, qui peut être excessive et variable. La production dbn liquide surnageant de qualité adéquate à partir des   instal-   lations de digestion classiques et le traitement d'un tel liquide selon la pratique habituelle soulèvent des problèmes spéciaux comme on le verra plus loin. 



   La boue de digesteur elle-même est habituellement soumise à un traitement de déshydratation, à moins qu'elle ne soit rejetée dans des   lagunes ou transportée et déchargée en mer ; sorte qu'une usine classique   de traitement des eaux d'égout appliquant la méthode de déshydratation de la boue de digesteur peut être considérée comme comprenant une section de clarification, une section de digestion des boues et une section de déshydratation des boues, ainsi que des moyens pour ramener à la section de clarification la couche de liqueur surnageante du digesteur. 

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   Chaque fois que cela est désirable, l'effluent primaire contenant des matières en suspension, ainsi que des matières à l'état, dissous, peut être soumis à un traitement supplémentaire, tel que celui appelé "traitement de boues activées",   c'est-à-dire   un traitement de clarification se-   condaire,   ou biologique, grâce auquel l'effluent primaire est soumis à l'action de bactéries aérobies,qui dérivent leur nom du fait qu'elles s'alimentent et se développent à partir de la matière contenue en suspension ou à l'état disssous dans les eaux, en présence d'oxygène, ce qui convertit la matière solide de l'effluent primaire en une forme plus facilement décantableo Un mode de traitement des boues activées, appelé traitement aérobie dans la classification générale,

   exige que le trop-plein ou effluent primaire soit soumis à une aération en présence d'un floculat activé ou biologique   précédemment .formé,   cette aération pouvant être effectuée dans des bacs d'aération avec l'aide d'une agitation énergique, et qu'il.soit ensuite transféré à un bac de clarification secondaire. Le liquide qui se déverse de ce bac de clarification secondaire est appelé !effluent secondaire ou final et est habituellement caractérisé par un degré de pureté qui est considéré comme suffisant pour qu'on puisse se débarrasser de cet effluent en le rejetant dans des masses d'eau libre.

   La boue activée ou secondaire qui est retirée du fond du bac de clarification secondaire peut être soumise au traitement de digestion conjointement avec la boue primaire, bien que la plus grande partie de cette boue doive être ramenée à la section d'aération afin d'entretenir le processus biologique. Par conséquent, lorsqu'il est question d'une boue brute destinée à être amenée au digesteur, il doit être entendu, pour les buts de cette invention, que cette boue brute peut être composée soit d'une boue primaire, soit d'un mélange de boue primaire et de boue secondaire. 



   Dans le fonctionnement d'un digesteur, pour produire et fournir une qualité désirée de boue de digesteur, il faut avoir soin que   Inactivité   bactérienne, ou métabolisme, s'effectue d'une manière ininterrompue dans le contenu-du réservoir de digestion. Par conséquent, il faut que les bactéries anaérobies soient continuellement alimentées d'une matière nutritive adéquate sous forme d'éléments gazéifiables organiques, pour permettre aux dites bactéries anaérobies de perpétuer leurs cycles de vie, tout en maintenant concurremment une réserve adéquate de produits de réaction alcalins (bicarbonate d'ammonium) dans cette masse de boue en cours de digestion, afin d'assurer le maintien d'un état d'équilibre entre là population bactérienne et la substance nutritive continuellement disponible à l'intérieur du bac.

   Il est ici question d'une installation de digestion qui, en général, remplit la fonction qui lui incombe si elle stabilise les solides digestibles en les transformant en produits de réaction gazeux et alcalins, tout en réduisant le volume de boue fourni en vue de son évacuation ultérieure.Les conditions essentielles pour le fonctionnement d'une telle installation .en vue d'une opération biologiquement saine et équilibrée sont que l'installation fournisse- une boue de digesteur , un   ga@   de digesteur et une liqueur surnageante, le tout en quantité et qualité requises, tout en maintenant une température de digestion et un pH favorables. 



   Selon la pratique actuelle, la boue de digestion est habituellement chauffée afin qu'elle soit maintenue à une température favorable pour stimuler et accélérer l'action bactérienne et.maintenir ainsi des conditions bactériennes favorables et un développement bactérien satisfaisant, ainsi que pour assurer la continuation de l'opération de digestion, sans risque d'arrêt du processus, en dépit des fluctuations qui se produisent dans l'alimentation en boue brute. Les conditions provoquant l'arrêt du fonctionnement satisfaisant d'un digesteur se produisent lorsque la quantité de nourriture digestible nécessaire pour les bactéries contenues dans le digesteur est réduite à une faible valeur critique ou devient inaccessible aux bactéries, ce qui interrompt la continuité de leurs cycles de vie et provoque leur mort.

   Dans un tel digesteur classique, un arrêt se produit lorsqu'une insuffisance de 

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 nourriture, s'accompagnant de l'extinction qui en résulte des bactéries, ,est suivie d'une reprise de l'alimentation normale. Les bactéries qui tendent à se multiplier sous l'influence de cette réalimentation engendrent des.quantités excessives de produits de conversion intermédiaires, tels que des acides volatils qui, lorsqu'ils dépassent une teneur critique, provoquent à l'intérieur du digesteur une telle formation de mousse que la conduite du digesteur cesse de pouvoir être assurée de fagon convenable. 



   Un autre facteur ou cause de défaillance ou d'arrêt total pour un digesteur quelconque réside dans une perte excessive de l'alcalinité, consistant principalement en bicarbonate d'ammonium. Une telle perte d'alcanilité peut résulter d'une alimentation en boue trop diluée et de charges trop élevées, ces conditions ayant pour effet de déplacer hors du digesteur un volume de boue qui contient une proportion excessive de matière non digérée, conjointement avec des substances alcalines à l'état dissous. 



   On utilise le gaz de digesteur lui-même, et même un combustible auxiliaire, pour maintenir une température de digestion désirée. Lorsque la température est ainsi maintenue à une valeur désirée, ou entre les limites d'une'échelle désirable, un facteur dont dépend le fonctionnement convenable de l'action bactérienne digestible à l'intérieur du   bac¯est   le pH de la boue, qui doit normalement être voisin de 6,8 ou plus élevé. 



   En ce qui concerne le problème de la formation de mousse à la surface de la boue de digesteur, il est quelquefois prévu des mécanismes briseurs de mousse. 



   L'intensité de l'action digestive bactérienne, et par suite l'intensité de la formation de gaz à l'intérieur du digesteur, tendent vers un état d'équilibre basé sur la densité de la population bactérienne, sur la quantité de nourriture disponible pour les bactéries et sur les autres facteurs de travail   sus-mentionnés;   ainsi, l'opération de digestion se règle   d'elle-même   à un état d'équilibre dans l'économie bactérienne. 



   C'est sur une telle économie bactérienne équilibrée que sont basées certai- nes déterminations de la capacité ou contenance que doit posséder le diges- teur, ces déterminations étant en grande partie empiriques et ordinairement exprimées par le nombre de dm3 ou litres de contenance du bac de digesteur qui est nécessaire par habitant de la ville ou agglomération à laquelle   =ce   rattache l'usine de traitement., un volume de 42 à 56 dm3 par habitant étant actuellement considéré comme nécessaire pour la digestion d'une boue primaire, alors qu'il en faut 113 dm3 pour la digestion d'une boue activée mixte(primaire et secondaire) dans le cas d'une digestion moderne à deux étages telle que celle qui sera expliquée ci-après. 



   Le volume de digesteur nécessaire peut aussi être exprimé par la charge admissible du digesteur (exprimée en kilos de la quantité d'éléments solides secs que contient l'eau d'égout) à traiter par mètre cube du volume de digesteur et par mois. Une charge moyenne adoptée pour les digesteurs actuels est de l'ordre de 16 à 32 kg par mètre cube et par mois, lorsqu'il est fait usage d'un traitement de   digestiôn   classique à deux étages, ainsi qu'il sera expliqué plus loin. 



   La digestion anaérobie de la matière organique gazéifiable est le résultat d'une décomposition   biochimique grâce   à laquelle la matière est réduite ou décomposée par échelons en aqides volatils ou en éléments dissous constituant un produit de digestion intermédiaire, et grâce à laquelle ces produits ou acides intermédiaires sont soumis à une conversion supplémentaire en gaz combustible à titre de produit de digestion final et désiré.

   En termes simples, cette digestion de matière gazéifiable est due à l'action de certaines sortes de bactéries anaérobies, appelées ciaprès bactéries de formation d'acide, qui se nourrissent de la matière organique pour engendrer des acides volatils constituant leur propre produit de digestion, alors que d'autres sortes de bactéries anaérobies, appelées 

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 ci,-après bactéries productrices de gaz, se nourrissent à leur tour de ce produit de digestion intermédiaire et le transforment en gaz.

   De cette fagbn, dans les conditions moyennes de digestion des eaux d'égout, il a été établi que la décomposition ou la destruction de 1 kg de matière organique volatile qui,résulte d'une telle digestion produit environ 1 mètre cube de gaz, à titre de produit de digestion final, ce gaz étant principalement composé de méthane, qui en constitue les deux tiers, et d'anhydride carbonique qui en constitue le tiers restant. 



   La boue de digesteur provenant d'une installation de digestion classique et destinée à être évacuée contient des éléments solides tant minéraux (cendres) qu'organiques (résidus). En d'autres termes, à partir d'une boue brute moyenne dont la teneur en matière organique est par exemple de 75 %, le reste consistant encendre, une portion seulement des 75 % d'éléments organiques est facilement digérée à un degré tel qu'elle est détruite comme résultat de sa conversion en gaz.

   Si l'on se réfère aux conditions moyennes, la moitié environ de la quantité totale des éléments solides de l'eau d'égout est ainsi soumise à une décomposition ou gazéification; par suite, les deux-tiers environ des portions organiques susmentionnées de la boue brute subissent une digestion réelle jusqu'au point de gazéification, alors que le tiers restant, qui est organique mais difficilement décomposable, pénètre conjointement avec d'autres constituants non susceptibles de digestion sous forme d'un résidu en grande partie inoffensif à l'intérieur de la boue de digesteur. Par exemple, sur 100 kg d'éléments solides de l'eau d'égout pénétrant dans le digesteur, 75 kg sont composés d'éléments organiques et 25 kg de centre.

   Lorsque 50 kg de la matière organique (soit les deux tiers de cette matière) sont convertis en gaz, la boue de digesteur contient 25 kg de matière organique, plus les 25 kg sus-mentionnés de cendre. Par conséquent, pour toute charge de 100 kg d'éléments solides sec de l'eau d'égout pénétrant dans le digesteur en pareil cas, on retire 50 kg d'éléments solides contenant les 25   g   restants de la matière organique, plus les 25 kg de la cendre initiale. 



   Dans ces opérations de traitement d'eau d'égout classiques, la boue brute provenant de la section de clarification est relativement très diluée et de concentration et volume variables en raison de la façon dont il est nécessaire de faire fonctionner le clarificateur primaire, cette difficulté étant due en partie aux variations diurnes de l'alimentation et en partie en raison du fait que le clarificateur est en soi incapable de jouer le double rôle de concentrer la boue et de retenir un maximum d'éléments solides. La quantité d'eau d'égout admise journellement et la teneur en éléments solides   de   cette eau sont sujets à varier considérablement au cours d'une journée.

   Par exemple, pendant les toutes premières et les toutes dernières heures de la journée, les eaux d'égout admises sont faibles, tant en volume qu'en teneur en éléments solides, alors que dans les dernières heures de la matinée le volume des eaux d'égout agumente, en même temps que la concentration en éléments solides. Si l'on veut éviter une dilution trop grande de la boue, il est nécessaire que les éléments solides soient retenus au fond du clarificateur primaire, ce qui implique le risque d'une formation de gaz provoquant la montée d'une grande portion des éléments solides et occasionnant de ce fait une détérioration de l'effluent. Au contraire, s'il s'agit d'éviter, la détérioration de l'effluent, la boue devra être retirée à un état extrêmement dilué.

   C'est pourquoi l'on ne retire habituellement la boue du clarificateur primaire que d'une fagon périodique, ou par intermittence, afin d'éviter une dilution trop élevée. 



  Si cette boue était retirée d'une façon continue ou presque, sa concentration varierait entre celle d'une boue très diluée et celle de la boue brute. 



  Pour obvier à cette difficulté, on donne au bac ou réservoir de digestion une contenance suffisante pour lui permettre de supporter de telles fluctuations sans risque de perturbation. Une telle perturbation peut résulter soit d'une perturbation dans l'équilibre de l'opération biologique sous 

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 l'influence des fluctuations de l'alimentation en éléments nutritifs, soit de la présence de volumes excessifs d'eau qui diminuent dangereusement la teneur alcaline. De plus, l'introduction de volumes excessifs d'une boue résiduelle diluée dans le digesteur est susceptible d'occasionner une perturbation ou de faire obstacle à la production d'une couche de liquide surnageante de la qualité désirée.

   C'est pourquoi il était néces- saire de faire usage d'un réservoir de digestion de très grandes dimensions, et par conséquent non économique, à l'effet d'assurer la stabilité du vo- lume de matière contenu dans le réservoir afin que le fonctionnement du digesteur reste lui-même stable et équilibre en dépit des fluctuations susceptibles de se produire dans l'alimentation. 



   Les dimensions ou le volume du digesteur sont quelquefois définis en multiples de l'alimentation journalière en boue brute que le réservoir est capable de contenir ou d'emmagasiner à tout instant; le réservoir ou l'appareil digesteur sont par exemple désignés sous le terme "bac ou appareil de 58 jours" s'ils sont assez grands pour contenir l'équivalent d'une alimentation ou pompage de 50 jours de boue brute..En d'autres termes, pour mettre un tel digesteur en action à partir de l'état vide, il faudrait 50 jours de pompage de boue brute pour remplir le digesteur. 



   En raison de limitations naturelles, la boue quittant le digesteur contient encore une proportion mineure de matière gazéifiable non digérée. La proportion de matière gazéifiable résiduelle que contient la boue dépend à son tour principalement des dimensions relatives du bac de digestion. En d'autres termes, la proportion de matière résiduelle gazéifiable non digérée que contient encore la boue à sa sortie du digesteur est d'autant plus faible que les dimensions du bas sont plus grandes par rapport au volume de boue brute introduit par jour dans le bac. 



   D'autres problèmes et difficultés des procédés actuellement appliqués pour la digestion des boues brutes et qui exigent l'adoption de compromis dans les modes   opératoires,appliqués   sont dus au fait que le digesteur ou installation de digestion fournit une couche de liquide surnageante qui se sépare de la boue de digestion proprement dite contenue dans l'installation. Le volume de cette couche surnageante peut par exemple représenter dans la pratique une proportion variant de la moitié aux deuxtiers de 1'eau contenue dans la boue brute, et ladite couche à l'inconvénient de contenir une quantité relativement grande d'impuretés, tant en suspension qu'à l'état dissous.

   C'est pourquoi l'on soumet ordinairement la couche surnageante du digesteur à un nouveau traitement, en la remettant en circulation à travers l'appareil de traitement, ce qui impose une charge supplémentaire considérable aux sections de clarification primaire et secondaire de l'usine de traitement. La liqueur surnageante du digesteur est ainsi considérée comme un produit indésirable, en ce sens que sa remise en circulation entraîne un accroissement du volume de pompage des boues dans l'installation de digestion et aggrave le problème de la couche surnageante, ainsi qu'en raison du fait que cette couche semble liée aux perturbations du processus biologique qui interviennent dans   l'instal-   lation de clarification biologique secondaire. 



   Il n'est   'possible   d'obtenir une couche surnageante de qualité relativement bonne partir d'une telle installation de digestion que si l'on accepte un ralentissement relatif de l'activité du digesteur ou une réduction de l'intensité de la formation de gaz dans la boue de digestion, étant donné qu'une formation de gaz plus'intense provoquerait par son agitation une¯réduction de la qualité de ladite couche surnageante. , 
A titre de compromis adopté dans les procédés de digestion antérieurs, on donnait aux digesteurs des dimensions si grandes que la   con-   version en gaz des éléments solides de l'eau d'égout était ralentie à ce point que les bacs jouaient concurremment le double rôle de digérer la 

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 boue et de séparer de la liqueur surnageante les éléments solides de la boue digérée.

   De telles tentatives de compromis présentaient cette   diffi-   culté qu'on avait à résoudre deux problèmes contradictoires, à savoir une digestion satisfaisante de la boue d'une part, et une décantation des éléments solides (afin d'obtenir une couche surnageante relativement claire) d'autre part. Il n'était possible d'augmenter l'efficacité de l'une de ces deux fonctions qu'aux dépens   de'1'autre.   En d'autres termes, les bacs de digesteur contenaient habituellement à tout instant une grande réserve de matière gazéifiable non digérée, tant fraîche que vieillie,l'opération de digestion étant maintenue à un niveau propre à assurer un caux de production de gaz suffisamment modéré, par unité de volume d'espace intérieur du digesteur, pour permettre la libération d'une proportion acceptable de la couche surnageante.

   Cette production de couche surnageante était obtenue au prix d'une diminution de l'efficacité du bac et de l'efficacité de la digestion. 



   Etant donné la nécessité d'introduire un grand volume ou charge d'eau dans le stade de digestion lui-même, il est essentiel dans le procédé classique actuel : a) d'éliminer cette charge de liquide de l'installation sous forme d'une couche surnageante; b) de traiter ladite couche; c) de fournir la quantité de combustible ou énergie thermique nécessaire pour chauffer les grands volumes de boue brute introduits dans le digesteur et maintenir des températures de digestion désirées en compensant les pertes par rayonnement des bacs de grandes dimensions; d) de réaliser et d'équilibrer le procédé de digestion lui-même d'une manière propre à assurer la préservation et le maintien du pH désirable dans la boue de digestion. 



   Dans les efforts tentés en vue de résoudre le problème de la couche surnageante, c'est la digestion par la méthode (précédemment mentionnée) dite à deux étages qui a généralement été adoptée et qui constitue actuellement le procédé le plus répandu parce qu'il diminue dans une certaine mesure, sans toutefois les supprimer, celles des difficultés qui sont inhérentes aux compromis opératoires, précédemment mentionnés, rendus nécessairas par les procédés de digestion classiques. La digestion par la procédé à deux étages, telle qu'elle est couramment pratiquée, constituera en quelque sorte un arrière-plan pour la présentation de cette invention. 



   Dans le procédé de digestion à deux étages, ou à multiple effet, il est prévu deux bacs de .digestion, respectivement appelés primaire et secondaire, travaillant en série. La boue brute est admise au bac primaire, sous des taux et concentrations qui varient au cours de la journée, ainsi qu'il a été précédemment mentionné, la contenance du bac étant suffisante pour absorber ces fluctuations, tout en assurant un processus de digestion stable et une résistance aux   à-coups.   Aucun effort n'est tenté en vue de recueillir la couche surnageante du bac de digestion primaire ;

   au contraire, on assure le maintien dans l'étage de digestion primaire d'une température de digestion et d'un pH favorables d'une quantité de matière digestible insignifiante, à transférer du premier au second étage,   c'est-à-dire   insuffisante-pour provoquer la détérioration de la   cou-   che surnageante qui s'y trouve. 



   La boue de digesteur au degré de dilution normal est refoulée hors du bac primaire, volume pour volume, par la boue brute diluée qui pénètre dans ce bac, pendant que le gaz est engendré et recueilli sous des taux d'équilibre correspondants. La boue de digestion primaire ainsi déplacée doit contenir une proportion résiduelle de matière gazéifiable non digérée qui dépend du niveau de travail auquel l'équilibre de l'économie bactérienne est maintenu dans le contenu du bac, ce niveau étant   lui- ¯   même régi par les dimensions données au bac par rapport à la charge de boue imposée. 

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   En d'autres termes, la boue brute introduite dans le bac de digestion primaire a pour effet de transférer de ce bac au bac de digestion secondaire un volume de boue de digesteur égal au volume de boue brute in- troduit dans le bac primaire, la boue primaire contenant nécessairement une proportion résiduelle de matière non digérée et susceptible   d'être   gazéifiée, dont une digestion supplémentaire s'effectuera dans le bac ou étage de digestion secondaire. Dans ce cas encore, un compromis fonctionnel nécessaire réside dans l'acceptation d'une boue de digesteur primaire dont le degré de digestion est en rapport avec la stabilité fonctionnelle du bac secondaire, car il est nécessaire que cette boue soit digérée à un degré assez poussé pour qu'elle puisse se déposer et être décantée dans l'étage de digestion secondaire.

   Il importe par conséquent que la contenance du bac de digestion primaire soit suffisamment grande pour fournir à l'é- tage de digestion secondaire une boue de digestion primaire contenant une quantité de matière gazéifiable résiduelle n'excédant pas celle donnant lieu dans l'étage secondaire à un dégagement de gaz suffisamment atténué pour permettre à une couche surnageante de se former et de se déverser du bac d'une manière aussi peu troublée que possible. De plus, l'étage de digestion primaire exige que le volume dont on dispose soit suffisamment élevé pour absorber le volume de boue variable provenant du bac de décantation primaire de l'installation de traitement ordinaire, tout en transférant au second étage une boue bien digérée en vue d'une séparation der liqueur et d'une production réduite de gaz.

   L'expérience a démontré qu'une période de retenue ou un séjour dé la boue d'environ   20   à 30 jours est nécessaire, dans une installation de digestion à deux étages travaillant convenablement, pour ce seul premier étage de digestion. La pratique actuelle,prévoit pour le bac de digestion secondaire une contenance approximativement égale à celle du bac de digestion primaire qui supporte la plus grande partie de la charge de digestion et dont aucune couche surnageante n'est recueillie, le bac secondaire ne supportant qu'une charge de digestion relativement faible, en permettant à la liqueur surnageante de se , séparer de la boue de digestion pendant que s'effectue dans ce bac une gazéification très lente.

   Par exemple, une telle pratique adoptée à titre de compromis donne une boue de digestion primaire qui est digérée approximativement à raison de 90 % et contient la fraction restante (soit 10 %) des matières susceptibles d'être gazéifiées, destinées à être transférées au bac de digestion secondaire pour y subir une digestion ralentie concurremment avec la séparation et la collecte de la couche surnageante. On recueille ainsi de l'étage de digestion secondaire une boue presque complètement digérée. 



   En dépit du progrès relatif que représente la pratique actuelle de la digestion à deux étages, le problème consistant à rendre le traitement de digestion efficace et économique par un procédé stable et résistant aux à-coups reste entier, étant donné que les efforts tentés à l'effet de le résoudre n'ont consisté qu'en une mesure de compromis consistant à prévoir des bacs dont les dimensions sont excessivement grandes par rapport au volume journalier de boue brute à traiter, ainsi que par rapport au temps de séjour de la boue.

   Ainsi, les bacs de digestion à deux étages sont établis de manière à fournir un volume de bac ou un temps de retenue équivalents à une capacité de travail de 50 à 90 jours,   c'est-à-dire   un volume de bac pouvant en tout temps contenir dans des conditions de travail 50 à 90 fois la quantité journalière de boue brute à traiter. En d'autres termes, pour certaines conditions de traitement, un bac de 50 jours constitue une limite inférieure, alors que pour d'autres conditions de traitement un bac de 90 jours constitue une limite supérieure, des bacs de dimensions intermédiaires tant adaptés aux conditions intermédiaires, la mesure dans laquelle les dimensions du bac doivent être accrues dépendant de la proportion d'éléments solides biologiques à digérer, ainsi que du degré de conversion désiré.

   En moyenne, la digestion d'un mélange de boues primaires et activées par le procédé à deux étages classique exige environ 

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 100 à   142   décimètres cubes de volume de bac par tête cohabitant de l'agglomération desservie par l'installation. 



   Le second étage de digestion constituait principalqment une séparation physique de la liqueur surnageante d'avec la boue. Ce second étage recevait toute la boue qui avait subi la digestion primaire. La boue était transférée d'un étage au suivant par pompage et/ou par gravité. 



  Lorsqu'une clarification secondaire biologique était appliquée dans le procédé, un déplacement de volume de boue d'environ 30 à 60 jours était nécessaire pour les bacs de digestion secondaires. C'est pourquoi les installations de digestion actuelles doivent assurer un temps de séjour de la boue variant de 50 à 90 jours. En fait, les constructeurs et les législateurs s'occupant de questions sanitaires sont arrivés à cette conclusion que, sur cette base de calcul., il faut généralement 100 à 142 décimètres cubes de volume de bac par unité de volume de digestion pour effectuer la digestion'd'un mélange de boue primaire et de boue activée. 



  Les installations de digestion ainsi établies se comportent d'une manière excellente pendant de longues périodes de temps sans interruption. On leur confère une grande stabilité de travail en donnant aux bacs de très grandes dimensions par rapport à la charge. En fait, la   perturbation   du processus biologique de ces installations ne pourrait résulter que de l'addition de substances éminemment toxiques, du refroidissement du contenu ou d'une dilution excessive de la charge de boue brute, s'accompagnant d'une perte de la teneur en éléments alcalins. En fait, il arrive parfois qu'un intervalle de quelques jours s'écoule entre deux additions ou charges de boue consécutives, et les températures régnant dans le digesteur ont souvent varié de 24  à 38 C sans qu'on constate une perturbation sérieuse du processus de digestion.

   Le procédé de digestion à deux étages et à chauffage de la boue réalise d'une manière très satisfaisante et régulière les buts visés, quoique les installations secondaires soient sensibles et susceptibles de perturbations en ce qui concerne la qualité de la liqueur surnageante. 



   La présente invention se propose de réaliser au moins tous les avantages d'une digestion à effet multiple ou à plusieurs étages, tout en n'ayant recours qu'à un volume de bac qui n'est qu'une fraction du   volume habituel ; buts de l'invention sont de produire une boue   bien digérée, sans que ceci exige l'étage classique de digestion secondaire donnant lieu aux difficultés relatives à la liqueur surnageante. 



   Conformément à l'invention, on atteint ces buts en fournissant à l'installation de digestion une boue brute extrêmement concentrée, dont le degré de concentration n'a encore jamais été obtenu ou ne peut pas être obtenu à partir d'opérations de clarification; en d'autres termes, l'installation de digestion reçoit une boue brute dont le volume est réduit dans une mesure telle qu'il est sensiblement égal au volume de la boue du digesteur qui résulte normalement d'une installation de digestion adéquate à deux étages. Ainsi, l'installation de digestion est soulagée d'une charge d'eau dont le volume est l'équivalent de la couche surnageante du digesteur des installations antérieures.

   Par suite, aucune liqueur surnageante n'a besoin   d'être   retirée de l'installation de digestion pour être manutentionnée ou traitée, Conformément à la présente invention, la boue concentrée provient d'une source ou masse de réserve permettant le transfert de ladite boue à l'installation de digestion sous une concentration sensiblement uniforme et à de tels intervalles, ou à de telles fréquences de charge, qu'il est nécessaire pour les buts de l'invention. En d'autres termes, l'invention envisage d'appliquer des charges à une fréquence relativement élevée et propre à assurer des taux d'alimentation en éléments solides et de dégagement de gaz extrêmement élevés.

   Il s'ensuit que, par l'établissement et le maintien   d'un   eaux élevé de conversion de matière gazéifiable par unité de volume, on évite toute accumulation appréciable d'éléments de nutrition digestibles; il suffit de maintenir un minimum 

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 de matière gazéifiable dans le mélange pour assurer une opération équili- brée produisant une boue bien digérée et de qualité acceptable. 



   De plus, dans la mise en pratique de l'invention, le contenu du bac de digestion est maintenu chauffé ainsi qu'à un état de mélange sensiblement uniforme ou homogène de la matière gazéifiable avec la boue digérée, de sorte que, l'aliment est distribué d'une façon sensiblement homogène aux bactéries en tous les points du contenu du digesteur. On maintient ainsi une densité de population bactérienne sensiblement constan- te sous des taux de conversion élevés dans un milieu convenablement   alca-   lin, bien qu'on retire du bac un volume donné de boue bien dirigée dépla- cé par la charge de boue brute. 



   Ainsi, contrairement à la pratique antérieure, il suffit con- formément à l'invention de maintenir en tout temps une quantité relati- vement faible de matière gazéifiable en réserve dans toutes les parties du contenu du digesteur, une telle quantité étant maintenue sensiblement constante et distribuée d'une façon homogène dans toutes les parties dudit contenu. 



   Selon l'invention, on alimente l'installation en une boue brute de densité élevée à partir d'une masse de réserve et on effectue une telle alimentation à des intervalles relativement courts, ou même continuellement, et en tous cas à des intervalles suffisamment courts pour satisfaire aux conditions et besoins pratiques de l'invention. En d'autres termes, bien qu'une alimentation véritablement continue puisse assurer des conditions idéales dans le sens de l'invention, une certaine latitude est possible dans la pratique. Par exemple, des charges introduites à des intervalles de 30 minutes à deux heures peuvent suffire dans le cas de charges de digesteur élevées, ce qui contraste avec la pratique de la digestion par la méthode à deux étages actuelle, dans laquelle des intervalles de 8 heures à 3 jours ou davantage sont courants.

   Une telle opération classique s'accompagne d'accumulations d'aliments produisant des à-coups de charge qui doivent être absorbés sans influer notablement sur la stabilité fonctionnelle de l'installation de digestion. 



   De cette façon, on établit et maintient un état d'équilibre biologique dans lequel la fréquence choisie pour l'introduction des charges successives assure une production maximum de gaz pour un volume de bac minimum. En même temps, grâce à une régulation modérée et à un mélange homogène, on établit et maintient des conditions ambiantes qui assurent le maintien d'une proportion maximum de celles des bactéries dont dépendent les taux de conversion élevés en gaz et en produits de réaction alcalins des éléments solides de l'eau d'égout. De cette façon, les besoins en volume de digesteur sont extrêmement réduits et l'on obtient néanmoins une boue digérée dont la qualité et la concentration sont comparables à celles de la boue bien digérée provenant d'une digestion à deux étages convenablement conduite.

   Les quantités de chaleur qu'exige le digesteur et les pertes   de chaleur par rayonnement sont proportionnellement réduites ; supprime   la nécessité de prévoir un étage secondaire de digestion de grande dimension et par suite le problème posé par la liqueur surnageante, en supprimant ainsi le fardeau imposé au traitement qui résulte de la nécessité de remettre en circulation une liqueur surnageante véhiculant des éléments solides du digesteur. Ceci effectue également une amélioration du rendement général de l'installation de traitement, considérée dans son ensemble. Un bac de digestion dont les dimensions et le fonctionnement sont conformes à l'invention sera appelé ci-après digesteur à "haut rendement". 



   Outre qu'on supprime l'étage de digestion secondaire, dans le sens donné jusqu'à ce jour à cette section de l'appareil et à son r8le, on confère l'installation de la souplesse de fonctionnement en ce sens que le degré de conversion nette des éléments solides digestibles en gaz cesse d'être lié à la présence et au fonctionnement de l'étage de digestion 

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 secondaire. Cette souplesse de fonctionnement résulte de modifications apportées aux dimensions des bacs, bien que ces modifications soient comprises à l'intérieur d'une échelle relativement étroite qui, par ailleurs, s'étend bien au-dessous et en dehors de l'échelle des dimensions des bacs classiques d'une contenance de 100 à   142   décimètres cubes par habitant.

   En d'autres termes, la limite inférieure du volume de bac nécessaire pour une opération de digestion à haut rendement, conformément à l'invention, ne aoit pas être inférieure à un point de défaillance naturelle du fonctionnement du digesteur,   c'est-à-dire   à un point au-dessous duquel l'efficacité de production de gaz du digesteur tombe suivant une   courbe en pente très raide ; que la limite supérieure du volume da   bac, pour une opération de digestion à haut rendement, est déterminée par le facteur relatif au degré de conversion nette des éléments solides qu'on désire obtenir par l'opération de digestion. 



   Lorsque le présent procédé est réalisé sur une grande échelle, une installation de digestion à haut rendement fonctionne d'une manière satisfaisante avec un volume de bac qui n'est que le huitième de celui qu'exige le procédé de digestion à deux étages actuel, dans le cas où l'agglomération rattachée à l'installation compte 350.000 habitants. 



  Dans le cas d'une installation d'essai à l'échelon industriel, le présent procédé de digestion à haut rendement donnera des résultats satisfaisants avec 1/16 seulement-ou même peut-être moins- du volume de bac qu'exige l'installation de digestion à deux étages couramment en usage à l'heure actuelle. 



   Etant donné l'importance attachée au, taux de production de gaz par unité de volume de bac, conformément à l'invention, à titre de critère de l'efficacité de digestion d'un bac de digesteur, ainsi qu'à cause de l'importance attribuée pour cette même raison à la quantité de matière gazéifiable accumulée à tout instant dans le bac digesteur, on exposera pour les buts de l'invention le principe de ce qu'on a appelé le "potentiel de gaz" du digesteur, c'est-à-dire de la quantité de gaz qu'on peut tirer de la matière gazéifiable contenue à tout instant dans l'unité de volume du contenu du bac du digesteur lorsque celui-ci fonctionne en état d'équilibre.

   Dans les conditions de fonctionnement, la présente invention s'efforce de maintenir ce "potentiel de gaz" à un minimum pratique, ainsi que de réduire au minimum le temps de séjour de la boue fraîche à l'intérieur du bac. Tout en assurant un taux de production de gaz. élevé par unité de volume et en maintenant concurremment ce minimum de "potentiel de   gaztt,   la présente invention permet de situer avec succès l'opération de digestion au voisinage et un peu endega du point de défaillance naturelleo Des installations d'essai conformes à l'invention ont montré que le "potentiel de gaz" peut être réduit à un point qui correspond, par exemple, à 15 volumes seulement par volume de bac de digestion, alors que le "potentiel de gaz" nécessaire par unité de volume de bac de digestion,

   dans les installations actuelles de digestion par le procédé à deux étages, est de 4 volumes par unité de volume de bac, pour la digestion d'un mélange de boue primaire et de boue activée. 



   La présente invention est basée sur cette découverte qu'il est possible d'effectuer et maintenir des taux de conversion de bactéries (ou de production de az) extrêmement élevés, dans une opération continue, à l'intérieur d'un digesteur convenablement équilibré, lesdits taux de conversion et de production de gaz étant de beaucoup supérieurs aux taux de conversion et de production de gaz apparents dont il faut se contenter dans une installation de digestion à deux étages.

   La présente invention s'écarte radialement de la pratique antérieure de la digestion à deux étages et, par suite, de la pratique selon laquelle la stabilité de fonctionnement et la résistance aux à-coups doivent être assurées   grce   à d'énormes volumes de bacs qui contiennent ou emmagasinent couramment des volumes énormes d'éléments nutritifs, tout en travaillant à un état 

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 d'équilibre qui correspond àun faible taux de conversion par unité de volume et à un faible taux de production de gaz.

   En d'autres termes, la présente invention abandonne radicalement la pratique consistant à effectuer des déterminations relatives aux dimensions des bacs d'une manière en quelque sorte "inversée", en acceptant des dimensions qui ont pu être dictées par les besoins empiriques de la stabilité de fonctionnement et les besoins de l'étage de digestion secondaire, sous de faibles taux de production de gaz. 



   La présente invention abandonne le principe de la détermination ou mesure des dimensions nécessaires du bac de digestion exprimées uniquement en termes de stabilité de travail et lui substitue une détermination des dimensions du bac basée sur l'efficacité de digestion ou de production de gaz d'un bac digesteur. A cet égard, elle introduit aussi l'idée de "perte de gaz" ou "gaz perdu" pour représenter la quantité de matière gazéifiable qui subsiste dans la boue livrée par le digesteur. 



   Comme mesure de l'efficacité de la produotion de gaz cu da la digestion, la présente invention utilise oe qu'on a appelé l'indice de digesteur" pour désigner le pourcentage du "potentiel de gaz" qui est réellement converti en gaz par unité de temps c'est-à-dire la quantité' 
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 dç gaz ffee.irme.tteraehrlr¯ itrdetêp a$ippor à là quah%i: tinte de.g.â1.?o.ble a tout instant. 



   Les l'acteurs de l'expression représentant   "l'indice   de digesteur" sont les suivants : g : quantité de gaz perdue par le digesteur, en décimètres cu- bes par jour; 
V : volume du digesteur en mètres cubes; 
G : décimètres cubes de gaz produits par jour par le digesteur; 
Q : décimètres cubes de boue brute introduits par pompage dans le digesteur, par jour ;    g/@ représente ainsi la quantité de "gaz perdu" dans chaque décimètre cube retiré du digesteur, et V.g représente le "potentiel de   gaz" du digesteur, c'est-à-dire la quantité de gaz pouvant être produite à tout instant à partir de la matière digestible que contient le digesteur. 



   Comme l'efficacité du digesteur, mesurée en termes de   '11'indice   de digesteur", désigné ci-après par I, est définie ici comme étant le rap- port de la quantité (G) de gaz réellement produite par jour à la quantité de gaz représentée par le "potentiel de gaz" (V.g) l'indice dp digesteur peut être représenté par l'expression   suivanteQ ;   (en par jour) G = G.Q 100 
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 (en par jour) potentiel de gaz = :!..:..iL iL .. V. g x 100 
Q Il s'ensuit que, pour obtenir le I maximum, on fait travailler le digesteur de façon qu'il produise le maximum de gaz et qu'il perde le minimum de boue de digesteur, tout en recevant le maximum de boue brute qu'il est possible d'introduire par pompage dans le minimum de volume du digesteur.

   A cette fin, une boue brute, uniforme de haute densité est fournie à partir d'une masse de réserve à des intervalles très rapprochés ou continuellement, pendant que le contenu du bac est maintenu à un état de mélange homogène, la fréquence des charges étant réglée en corrélation avec un taux élevé.. de conversion métabolique bactérienne, ce qui permet d'obtenir un facteur I élevé. 

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   Par exemple, si l'indice de digesteur I est égal à 50 %, ceci veut dire qu'une proportion égale à la moitié du "potentiel de gaz" est convertie par jour. Dans une opération réalisée, à titre de comparaison avec la présente invention, dans une installation classique avec un   mé-   lange de boue primaire et de boue activée, on a trouvé pour l'indice 1 40   % par   jour. En contraste avec ce résultat, en effectuant la diges- tion à haut rendement conformément à la présente invention, on est parvenu à un indice I de 120 % par jour, ce qui veut dire que   120 %   du"potentiel de gaz" sont réellement convertis en gaz par journée de 24 heures.

   En fait, une digestion   "à   haut rendement" a été effectuée conformémént à la présente invention dans une installation d'essai et a donné un indice I encore plus élevé, tout en maintenant une opération équilibrée continue. 



   L'importance de la présente invention, exprimée en fonction du volume de bac de digesteur nécessaire, ressort clairement et graphique- ment de l'évaluation en % de l'expression ci-dessus : I = G x Qx 100 en traçant (figure 3) la courbe de I en portant en ordonnées les quantités de gaz engendré en pour cents du total disponible, en fonction de la capa- cité du digesteur (mesurée en décimètres cubes par habitant') portée en abscisses, ce qui permet d'obtenir : a) un indice de 40 % par jour pour l'opération classique effectuée à l'aide du digesteur sus-mentionné et b) un indice de 120 % par jour pour l'opération "à haut rendement" effec- tuée conformément à l'invention. (Ceci concerne la digestion d'un mélange de boue primaire et de boue activée).

   Les deux courbes résultantes seront respectivement appelées ci-après "courbe d'efficacité de digestion classi- que" et "courbe d'efficacité de digestion à haut rendement". 



   Les deux courbes d'efficacité ainsi tracées comparativement indiquent par leurs caractéristiques non seulement les charges qui occasionneraient la défaillance naturelle, du digesteur, mais aussi les gammes de charges respectives, mesurées suivant l'axe des ordonnées, à l'intérieur desquelles le digesteur "classique" et le digesteur "à haut rendement" pourront ou devraient fonctionner. 



    Les limites de l'échelle de travail classique R1 de la courbe d'efficacité classique C1, correspondent à 100 à 142 décimetres cubes par habitant pour cette opéraion, cette échelle étant très distante de son   point de défaillance naturelle sur le graphique de la figure 3 et se rap-   prochant du c8té où se trouve la région sûre de la courbe ; que 1 échelle de travail R2 de la courbe d'efficacité C2 "à haut rendement" est beaucoup plus rapprochée ou située au voisinage du point de défaillance   naturelle et que cette courbe est espacée, suivant l'axe des ordonnées, d'une distance marquée de l'échelle classique et se rapprochent de l'axe vertical du système des coordonnées du graphique. 



   Les deux courbes d'efficacité comparatives possèdent fondamen- talement la même forme, mais elles sont séparées l'une de l'autre d'une distance marquée. En d'autres termes, la courbe C, dite "courbe d'effica- cité classique" possède une courbure convexe intermédiaire dont l'extré- mité inférieure se raccorde à une portion inclinée en pente raide de la courbe aboutissant au point d'origine du système de coordonnées, alors que l'extrémité supérieure de la portion convexe se raccorde à une portion   presque plate allant en se rapprochant de 1'horizontale;

   la courbe C d'efficacité "à haut rendement" possède une courbure convexe intermédiaire   semblable, quoique de plus petit rayon de courbure, cette portion convexe étant située au-dessus et sur le côté de la courbure de la courbe d'effi- cacité classique sus-mentionnée, son extrémité   érieure   se raccordant à la portion de la courbe s'étendant vers le bas dont la pente est encore plus raide que celle de la portion correspondante de la courbe d'efficacité classique, alors que l'extrémité supérieure de ladite portion convexe de plus petit rayon de courbure se raccorde à une portion de courbe qui tend davantage encore vers l'horizontale et qui est encore plus plate que la 

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 portion correspondante de la courbe d'efficacité classique sus-mentionnée. 



   Dans chacune de ces deux courbes d'efficacité de digestion, les points de défaillance naturelle respectifs sont situés dans les portions coudées situées près du point où elles se raccordent aux portions en pente raide respectives. Ainsi, il ressort des courbes respectives que le point de défaillance de digestion de la courbe "à haut rendement" est déplacé vers le haut et vers le côté par rapport au point de défaillance de diges- tion de la courbe classique, c'est-à-dire qu'il est déporté dans une direc- tion qui l'éloigne du point de défaillance de la courbe classique et qui le rapproche de l'axe vertical principal du système de coordonnées. 



   Une autre caractéristique de l'opération de digestion "à haut rendement" réside dans le fait qu'elle maintient des conditions de travail équilibrées sous un rendement de digestion élevé, bien qu'elle permette à la digestion d'être réalisée dans une zone relativement proche du point de défaillance, ceci contrastant à un degré marqué avec l'opération de digestion à deux étages classique, qui doit être réalisée sous une faible efficacité de digestion et, du point de vue graphique, à une distance importante de son point de défaillance. On exposera plus loin une discussion plus précise et plus détaillée des formes relatives et de la portée de ces courbes d'efficacité de digestion. 



   Conformément à une forme de réalisation de l'invention, pour fournir au digesteur la charge de boue de la concentration élevée et aux fréquences (ou avec la mesure de continuité) requises par la présente invention, il est interposé entre la section de clarification et la section de digestion un étage spécial de déshydratation, ou de concentration, où s'effectue le traitement des eaux brutes provenant des clarificateurs. 



  Conformément à l'invention, un moyen d'obtenir une telle boue à haute densité sous les fréquences désirées consiste en un traitement spécialement réglé, réalisé dans un épaississeur. En d'autres termes, la boue brute est transférée à l'épaississeur à l'état de dilution ordinaire, ou même à un état plus dilué que d'ordinaire, et avec les fluctuations habituelles. 



  Le fonctionnement de l'épaississeur est réglé de façon à permettre de former au fond dudit épaississeur une couche ou lit de boue dont il est possible de retirer continuellement une boue qui est admise au digesteur sous la concentration élevée et avec le débit uniforme qui sont ceux que la présente invention envisage d'appliquer pour l'alimentation du digesteur, pendant que du liquide se déverse par un trop-plein de l'épaississeur à titre d'effluent. Un tel effluent d'épaississeur peut être ramené à la section de clarification en vue d'un nouveau traitement, ce dernier n'imposant qu'une charge de remise en circulation modérée ou insignifiante à la section de clarification.

   Cette remise en circulation ne représente qu'une charge insignifiante, en comparaison avec celle résultant de la nécessité dans le procédé antérieur, d'avoir à recycler les solides   véhicu-   lés par la couche surnageante du digesteur; en fait, il est possible que l'effluent obtenu se révèle de qualité si élevée qu'il ne soit pas nécessaire de la recycler. 



   La présence d'une couche surnageante dans le digesteur est évitée, dans la mise en pratique de cette invention, parce que l'eau en excès est éliminée par le stade d'épaississement qui, conformément à l'invention, est réalisé antérieurement à la digestion. 



   Pour permettre d'obtenir à partir du stade d'épaississement une boue de fond ou courant inférieur de la densité désirée, l'épaississement est effectué en substance de la manière décrite dans la demande de brevet déposée aux Etats Unis d'Amériques sous le numéro 334.513, le 2 février 1953. 

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   D'une façon   succincte,   dans cette station d'épaississement spéciale, une boue brute-primaire, ou un mélange de boue brute primaire et de boue brute secondaire, est soumis à un traitement d'épaississement en présence d'un volume réglé important d'un diluant liquide, qui peut être l'effluent secondaire du clarificateur, ou qui peut être une eau provenant de toute source extérieure appropriée. Pour obtenir une boue possédant ce degré de dilution particulièrement élevé, on peut même faire travailler les clarificateurs, ou l'installation de clarification elle-même de manière à en retirer une boue extrêmement diluée pour être transférée à la section d'épaississement.

   On peut ainsi faire travailler le clarificateur de manière qu'il fournisse une boue dont la teneur en éléments solides est de beaucoup inférieure à celle qu'il est possible et désirable d'obtenir conformément à la pratique habituelle. Ainsi, par exemple, si une boue brute primaire est oridnairement retirée du clarificateur primaire sous une teneur d'environ 4 à 6 % en éléments solides, une telle boue pourra être retirée sous une teneur en éléments solides aussi faible que 1/4 à 1/2   % par   exemple, pour satisfaire aux besoins de dilution de l'opération d'épaississement. 



   On conduit et règle l'opération d'épaississement intercalée en établissant et maintenant dans la section d'épaississement une couche de boue à l'état relativement dense à partir de laquelle la boue 'à haute densité peut être recueillie. En d'autres termes, l'opération d'épaississement est conduite de manière que les solides soient retenus dans ladite couche de boue pendant un temps d'une durée suffisante pour permettre auxdits solides de devenir plus compacts, concurremment avec une   élimina-   tion d'eau.

   La couche de boue ainsi maintenue peut être soumise à de faibles fluctuations, en profondeur ou en volume, tout en absorbant les fluctuations diurnes de l'alimentation en boue, mais elle constitue   néan-   moins une masse de réserve de boue de densité élevée et sensiblement constanteo Cette masse de réserve constitue ainsi une source d'approvisionnement en boue brute fraîche et digestible qui est en tout temps disponible, quelles que soient les fluctuations diurnes, pour alimenter les digesteurs aux taux sensiblement constants et sous la concentration élevée et sensiblement constante qu'envisage la présente invention. 



   La couche de boue qu'il est possible d'obtenir par cette opération d'épaississement est telle qu'il est possible de la déterminer physiquement ou d'en mesurer l'épaisseur, l'alimentation du digesteur en cette boue brute épaissie' étant réglée en fonction d'une telle mesure. 



  La couche de boue représente une réserve d'agent de nutrition constituant une source   à¯partir   de laquelle on peut prélever un courant sensiblement continu et uniforme de boue digestible à l'effet d'alimenter le digesteur de la manière proposée par l'invention. 



   Conformément à l'invention, on peut réaliser d'énormes économies, du point de vue de la contenance qu'il est nécessaire de donner aux bacs de digestion, en fournissant au bac une boue brute d'une telle densité élevée -et ce aux fréquences sus-mentionnées ou d'une façon continueet en faisant d'autre part en sorte que la boue (gazéifiable) non digérée et-digestible présente à tout instant dans le contenu du bac soit à un état de mélange uniforme dans toutes les parties de la masse de boue contenue dans le digesteur, un tel mélange de ,boues pouvant être obtenu par une agitation et un malaxage intérieurs, ou bien encore par la combinaison d'une circulation et d'un malaxage intérieurs avec un malaxage extérieur, en remettant en circulation une boue digérée destinée à être mélangée avec de la boue fraîche introduite dans le digesteur. 



   Le digesteur étant ainsi alimenté, on le fait travailler à une vitesse ou taux de digestion (conversion, ou gazéification) considérablement accru, en ce sens qu'on ne   ermet   qu'à une quantité relativement faible de boue non digérée d'être   présente   à tout instant dans le digesteur 

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 par unité de volume de ce digesteur, par rapport au volume de boue de digesteur qui est retiré dudit digesteur; de cette façon, la matière diges- tible, ou nourriture bactérienne, est disponible dans toutes les parties de la masse contenue dans le digesteur, à un état frais ou non vieilli;

   c'est-à-dire que, conjointement avec une réduction de volume du bac de digestion, il est possible de retirer du bac un volume beaucoup plus grand de boue de digesteur par rapport au contenu total du digesteur, ce qui s'accompagne d'une diminution du temps de séjour de la boue fraîche dans le digesteur. 



   En d'autres termes, la teneur relative en éléments de boue digestibles est maintenue très faible., alors qu'on permet à la conversion, ou à la gazéification, de s'accomplir' d'une façon beaucoup plus intense ou beaucoup plus rapide par unité de volume de bac de digestion que cela avait été possible jusqu'à ce jour. De cette façon, en raison de l'effet conjoint de l'élimination antérieure du liquide de dilution (teneur élevée en boue), de l'introduction de la boue brute à des intervalles dont la fréquence est spécialement   réglée,   ou même continuellement, et de la répartition uniforme des éléments de nutrition dans toutes les parties du contenu entier du digesteur ( un pH et des températures appropriés- étant maintenus), la présente invention assure un taux de gazéification élevé par unité de volume de bac de digestion.

   Ainsi,par le maintien d'une quantité suffisante d'éléments nutritifs gazéifiables, digestibles, non vieillis et frais, dans toutes les parties du contenu du digesteur, et d'un milieu environnant alcalin et sûr à haute concentration la densité de la population bactérienne est elle-même constamment maintenue à un niveau suffisamment élevé pour équilibrer la charge d'éléments nutritifs qui est présente par unité de volume de bac de digestion en vue d'une production de gaz élevée ou à haut rendement. De cette façon, on évite toute accumulation d'éléments nutritifs au-delà de la quantité désirée qui correspond au maintien d'un équilibre de travail sanitaire à l'intérieur du digesteur, sous un taux maximum de gazéification et un taux de retrait maximum de boue de digesteur. 



   Le maintien de cet état d'équilibre, effectué concurremment avec l'alimentation de boue réglée à partir de la section de concentration des boues, empêche l'accumulation d'éléments nutritifs, alors que si une telle accumulation avait la possibilité de se produire, elle aurait pour effet de déplacer hors du digesteur (par l'introduction de la charge fraîche) un wlume de boue de digesteur contenant une proportion d'éléments gazéifiables non désirée supérieure à celle qui est compatible avec un équilibre de travail, en réduisant ainsi l'efficacité du digesteur. 



   Pour concrétiser l'invention, on a contrôlé le fonctionnement d'une installation de digestion classique par la formule donnée ci-dessus pour l'indice de digesteur. A cette fin, on a déterminé et mesuré la perte de gaz "g" de la boue digérée en faisant passer cette boue à travers un autre bac où elle a été maintenue pendant un temps suffisant pour terminer la digestion. On a aussi mesuré le volume de gaz "G" engendré par jour dans le digesteur dans les conditions de travail habituelles. On a aussi mesuré la quantité de boue transférée journellement au bac. Le volume   "V"   du bac étant connu,l'indice de digesteur résultant obtenu était de 40 %. 



  Cette détermination est basée sur la charge normalement acceptée pour laquelle le digesteur avait été construit et sous laquelle il travaillait. 



  Pour examiner l'effet de la variation de la charge du digesteur sur son fonctionnement, on a déterminé les charges particulières introduites dans le digesteur dans une opération industrielle à la fois pour le premier étage et le second étage de la digestion, qui étaient combinés comme   suit :   
Pour le procédé à la boue activée, la quantité de boue produite a été de 4,5 mètres cubes de boue par millier de mètres cubes, dans le cas d'une installation traitant 151,4   milliqrs   de mètres cubes par jour. 



  Par conséquent, la production totale journalière de boue a été   151,4   x 4,5 

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   = 680   mètres cubes. Comme cette usine était rattachée à une agglomération   de 3500000 habitants, ceci a donné 680 @@ = 1,95 décimètres cubes 350.000   de boue par habitant et par jour. Dans ces conditions, si la charge de boue doit être dirigée par le procédé à deux étages, un séjour total de l'ordre de 60 jours dans les digesteurs est nécessaire, confromément à la pratique actuelle. La contenance totale des bacs de digesteur néces- saire était par conséquent 60 x680 = 40,8 mètres cubes.

   En divisant ce nombre par le nombre d'habitants, on obtient 40,8   = 116   décimètres 
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 cubes par habitant. 350.000 
Pour   colleter   l'examen de l'efficacité de la digestion, on supposera que les deux étages de digestion ont été réunis en un seul volume de digesteur. 



   On trace une courbe représentant "l'efficacité de digestion classique" sur la base du pourcentage de gaz engendré par rapport au total disponible (ou encore sur la base du pourcentage de perte de gaz), en fonction de diveises charges de digesteur par habitant, exprimées en décimètres cubes de volume de digesteur par habitant. Le tracé de cette courbe est établi sur la base de résultats numériques obtenus en supposant que 116 décimètres cubes de volume de digesteur par habitant   constituent   l'équivalent d'un séjour de 60 jours sous un indice de digesteur de 40 % par jour- Il s'ensuit que
GQ/gV x 100 = 20% par jour = Indice de digestion   en %   par jour;   par 100 G.Q.=40 gV, ce qui donne g = 100GQ/40V = 2.5GQ/V.   



   Comme le volume total du digesteur est V et le volume de boue pompé par jour   Q,   le temps de séjour de la boue, en jours est V/Q. 



   On a   alors Q/V =   1/temps de séjour en jours 
 EMI16.2 
   'E3ps* 3.e 'eZ'ur*'en"ours 
Pour 116 décimètres cubes par habitant, on obtient, en substituant le temps de séjour (60 jours) g = 2.5G = 0.042G
60
Le pourcentage de "perte de gaz" est le quotient de la perte de gaz par la quantité de gaz totale produite, ce qui s'exprime par :   g + G x     100 =   de perte de gaz. 



   La substitution de la valeur g dans l'expression  ### x   100 
 EMI16.3 
 g + G donne : 0.042G - 0.42G   donne     #########   x 100 = 0,42G/1,042G x 100, ce qui donne une perte de 
 EMI16.4 
 gaz de : 10/2 100 = 4.;/ c'est-à dire la quantité de gaz engendrée est 1,042 re quan gaz engen rée 100 - 4 = 96 %. 



   De la relation fondamentale que 116 décimètres cubes par habitant sont l'équivalent de 60 jours (en appliquant le procédé de la boue activée), on déduit, par une simple proportionalité, les temps de séjour qui sont l'équivalent des volumes de bac progressivement décroissants nécessaires par habitant. Par exemple, pour 100 décimètres cube par habitant, on obtient : 100 x 60 = 51 jours. Si l'on continue l'évaluation relative aux besoins décroissants en volume du bac, on obtient un   tableau (T ) (donné plus loin) permettant d'effectuer le tracé de la courbe (C1) représentant -l'efficacité de la digestion classique". La discussion des tableaux et des courbes sera donnée plus loin.   

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    En traçant à partir du tableau T1 la courbe des besoins en volume de bac par habitant en fonction des pertes de gaz calculées   respectives ou du pourcentage de gaz engendré par rapport au total de gaz disponible, on obtient la courbe d'efficacité de digestion classique   C1.

   En suivant cette courbe de sa portion extrême extérieure vers l'intérieur, on voit qu'elle présente une portion horizontale qui illustre des   besoins élevés en volume de bac par habitant, puis un coude ou portion de raccordement, et finalement une portion en pente raide qui représente les besoins faibles en volume de bac par habitant; la pratique actuelle exige des bacs dont les dimensions correspondent à l'extrémité extérieure éloignée de la portion horizontale de cette courbe (approximativement dans l'échelle de 100 à 142 décimètres cubes de volume de digesteur par habitant.) 
On trace une courbe correspondante pour représenter l'effica- cité de production de gaz obtenue lorsqu'on travaille en conformité des conditions de digestion à "haut rendement" conformes à l'invention.

   Dans ces conditions, le volume de boue qui pénètre dans le digesteur est appro- ximativement réduit d'une moitié par déshydratation, de sorte que le besoin en volume de bac de 116 décimètres cubes par habitant du procédé classique assurerait en réalité un temps de séjour de la boue de 120 jours au lieu de 60 jours. 



   Par comparaison avec ce qui a été appelé précédemment   "effica-   cité de digestion classique", le fonctionnement de l'installation d'essai travaillant conformément à l'invention s'est ainsi traduit par un énorme accroissement de l'efficacité de production de gaz, étant donné que cette opération a montré qu'il est ainsi possible d'obtenir un indice de diges- teur de 120 % par jour ( et peut-être plus élevé encore) au,lieu de l'in- dice de 40 % par jour obtenu dans le procédé classique.

   En se basant sur   ces résultats, on a établi une courbe C2 représentant"l'efficacité de digestion à haut rendement" basée sur les calculs suivants :    
GQ/gV x 100 = 120 % par jour = indice de digestion 
100GQ = gV.120 
Par suite, g = 100GQ/120V = 0,833GQ/V 
Toutefois, si l'on exprime en jours le temps de séjour V/Q de la boue à l'intérieur des bacs, on a Q 
G/V = 1/temps de séjour en jours, ce qui donne ; g = 0,333G/temps de séjour en jours 
Par exemple, avec la valeur ci-dessus de 116 décimètres cubes par habitant, en substituant 120 jours de temps de séjour, on obtient   g 0,833G/120 = 0,007G. 



  120   
Comme la "perte de gaz" en % est égale à la perte de gaz par jour divisée par le volume de gaz total produit par jour on a   g/g+G   x 100 = perte de gaz %. = 0,007G/1,0070 x 100 = 0,007/1,007 x 100 = 0,65 % (perte de gaz). 



   La production de gaz est donc 100 - 0,065 = 99,35 % par rapport au volume de gaz total disponible. 



   Pour des besoins moindres en volume de bac par habitant, on obtient des temps de séjour proportionnellement réduits de façon corres-   pondanteo Pour 58 décimètres cubes par habitant, on obtient 58/116 x 120 = 60 jours de temps de séjour, et ainsi de suite. Le tableau (T2) donné plus loin a ainsi été établi en vue d'obtenir le tracé de la courbe (C2),   

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 dite "d'efficacité de digestion à haut rendement". 



   Conformément à l'invention, on obtient la courbe "d'efficacité   de digestion à haut rendement" (C2), qui possède une portion sensiblemen horizontale située au-dessus de celle de la "courbe d'efficacité classique"   et un coude brusque suivi d'une portion s'inclinant en pente raide. Confor- mément à l'invention on peut faire.usage, et travailler à l'intérieur d'une échelle de volumes de bac de digesteur, rapportés aux besoins par habitant,comprise entre environ 3 décimètres cubes et 28 décimètres cubes par habitant. 



    Une comparaison des courbes d'efficacité de digestion C1 et C2 et des échelles de travail correspondantes fait ressortir que les condi-   tions de digestion à "haut rendement" se tiennent dans une échelle dans laquelle le procédé classique occasionnerait des pertes de gaz excessives, ou même un échec complet du processus biologique. 



   On tire de ces courbes d'efficacité les conditions ou critères suivants,se rapportant aux modes opératoires respectifs : Dans la courbe d'efficacité de digestion classique C1,il est nécessaire que l'opération de digestion soit conduite à une distance importante de la portion en pente raide de la courbe, zone ou une perte d'alcalinité dangereuse risque   de(   se produire concurremment avec la perte excessive de matière   gazéi-   fiable. Une telle perte élevée d'alcalinité occasionne un abaissement du pH au-dessous du niveau critique, de sorte que les crganismes dont dépend la perpétuation du processus de digestion désiré se trouvent détruits. 



    C'est   pourquoi un échec du processus biologique serait le résultat de la mise en pratique du procédé classique dans cette portion de la courbe. 



  C'est cependant dans cette gamme que l'opération,de digestion à "haut rendement" fonctionne le plus efficacement. 



   La figure 1 est le schéma de circulation d'une installation de traitement des eaux d'égout travaillant conformément à l'invention et dans laquelle on fait passer un mélange de boues de clarificateur primaire et secondaire à l'intérieur d'une section d'épaississement spéciale, la boue de l'épaississeur étant transférée au digesteur à des intervalles dont la fréquence est réglée en vue d'une opération de digestion "à haut   rendement''.-   
La figure 2 représente une courbe se rapportant au fonctionnement 
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 de la section d'épaississament. 



   La figure 3 illustre les courbes d'efficacité de la digestion classique et de la digestion à   "haut   rendement", respectivement. 



   La figure   4   est   unecoupe   verticale semi-schématique d'un digesteur équipé de dispositifs spéciaux propres à effectuer un mélange homogène du contenu entier du bac. 



   La figure 5 est une vue en plan, avec coupe horizontale partielle, du digesteur de la figure   4.   



   La figure 1 est un exemple de schéma de circulation d'une installation de traitement d'eaux d'égout conforme à l'invention, c'est-àdire dans laquelle des boues brutes mélangées qui proviennent d'une opération de clarification primaire et d'une opération de clarification secondaire (c'est-à-dire d'un traitement de boue activée) sont introduites dans une section d'épaississement dont le fonctionnement est conduit d'une manière spéciale à l'effet de constituer à l'intérieur du bac d'épaississement une couche de boue épaissied'épaisseur réglée qui constitue une masse de réserve à partir de laquelle est prélevée une boue de la concentration élevée désirée, destinée à être introduite dans le digesteur à des intervalles dont la fréquence est imposée par les besoins afférents à la digestion à "haut rendement" de-cette invention,

   en vue des courbes d'efficacité de digestion qui seront discutées d'une façon détaillée ciaprès. 

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   On peut par exemple obtenir la boue brute à haute densité en procédant comme suit : Le fonctionnement de la section d'épaississement est conduit de manière à enlever la moitié environ de l'eau, de sorte que le volume de la boue épaisse résultante qui est admise au digesteur est approximativement égal à celui de la boue digérée habituelle.

   Le traitement de digestion à "haut rendement" subséquent, conforme à l'invention, donne une boue bien digérée, en l'absence d'une couche "surnageante" dans le   digesteur.   Pour obtenir une boue brute dontles concentrations possèdent les valeurs élevées qui sont désirables pour la mise en pratique de l'invention, le fonctionnement de la section d'épaississement est effectué d'une manière réglée, qui sera exposée   ci-après :   La boue brute est introduite dans le bac d'épaississement à un degré de dilution beaucoup plus poussé que celui auquel on désire normalement la prélever à partir de l'opération de clarification.

   En d'autres termes, la boue primaire ellemême est constamment prélevée à partir du clarificateur primaire.à un taux de dilution exceptionnellement élevé; ou bien on ajoute à la boue primaire (ou au mélange de boue primaire et de boue secondaire) un liquide diluant approprié, ou ce qu'on appellera ci-après un liquide régulateur. 



   Par exemple, de tels liquides régulateurs diluants peuvent être de la nature d'une liqueur ayant été soumise à un traitement aérobie, cette liqueur étant dérivée de l'opération de clarification secondaire (boue activée) ou pouvant être de l'eau douce, telle qu'une eau de rivière ou de ville. 



   Une boue brute à haut degré de dilution est ainsi soumise à une sédimentation s'accompagnant d'un épaississement effectué dans la section ou bac de concentration à l'effet d'établir et maintenir la couche de boue ou "masse de réserve"   à   partir de laquelle le bac de digestion sera alimenté. La phase en cours d'épaississement peut ainsi être réglée sûrement de manière à empêcher une décomposition septique dans la couche de boue du bac d'épaississement. En d'autres termes, le mode de formation, l'état physique et l'épaisseur de la couche de boue formée au fond du bac d'épaississement peuvent être réglés de manière à pouvoir retirer une boue brute épaissie extrêmement concentrée de la base de la couche de boue, sans qu'on ait à craindre un degré important de décomposition biochimique à l'intérieur de cette couche.

   En fournissant une boue primaire brute suffisamment diluée, ou en ajoutantà la boue primaire brute une quantité adéquate de diluant sous forme d'une eau d'égout ayant subi un traitement aérobie (secondaire), il devient possible de former de façon sûre une couche de boue dont on peut extraire une boue très dense, pourvu que le temps de séjour des éléments solides de la couche de boue soit réglé de manière à empêcher la décomposition biochimique de la boue. Par exemple, en diluant la boue primaire par l'addition de quantités adéquates d'une eau d'égout ayant subi un traitement aérobie, il est possible de concentrer la couche avec une rapidité suffisante pour empêcher toute   décompo-   sition biochimique.

   En réglant le degré de dilution ou la quantité de liquide régulateur diluant (tel qu'une eau d'égout ayant subi un traitement aérobie) par rapport au temps de séjour des solides épaissis dans la couche, on obtient une boue brute très dense après un temps de séjour suffisamment court pour empêcher la décomposition biologique. Cette couche de boue constitue ainsi une masse de réserve à partir de laquelle on peut prélever une boue brute de la concentration requise à des intervalles dont la fréquence est dictée par les conditions de digestion à "haut rendement" de la présente invention. 



   Entre certaines limites, il existe une relation entre le temps de séjour et le degré de dilution (ou la quantité ajoutée d'eau d'égout ayant subi un traitement aérobie), à savoir que le temps de séjour nécessaire pour obtenir une boue brute de la densité désirée est d'autant plus court que la quantité ajoutée d'eau d'égout ayant subi un traitement aérobie est plus grande. Une mesure de la dilution ou de la quantité de liquide 

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   régulateur   diluant ajoutee a la boue brute est le "rapport de liqueur" âéfini ici comme étant le rapport du volume d'eau d'égout secondaire (traitement aérobie) au volume de liqueur de la boue primaire (volume de liqueur primaire). 



   Le temps de séjour des éléments solides de l'eau d'égout dans la couche de boue de l'épaississeur est mesuré ici en termes de "rapport de volume de boue";, qu'on peut définir comme étant le rapport du volume de boue maintenu dans la couche (mesurable par son épaisseur) au volume de boue épaissie retirée du fond de l'épaississeur par unité de temps. 



   On peut régler le fonctionnement de cette section, ou bac d'épaississement, en réglant le "rapport de liqueur" et le "taux de volume de boue" (épaisseur de la couche de   boue.)     l'un-.   par rapport à l'autre de telle manière que la boue dérivée de la couche en vue de son transfert au digesteur possède la densité et l'uniformité voulues pour satisfaire aux besoins de la digestion à "haut rendement" de la présente invention. 



   Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, la couche de boue du bac d'épaississement constitue la masse de réserve à partir de laquelle le digesteur est destiné 4 être   limenté   en une boue de la densité élevée désirée, aux intervalles nécessaires. Avec un "rapport de liqueur" suffisamment élevé, le processus d'apaississement peut s'accomplir d'une façon sûre dans une échelle de temps de séjour appropriée, ce qui permet d'absorber les fluctuations qui se produisent dans les caractéristiques de la boue brute admise,
Les caractéristiques d'épaississement sus-mentionnées de la boue sont mises à profit pour établir et maintenir la masse de réserve destinée à l'approvisionnement en boue désirée du digesteur,

   ce dernier devant recevoir une boue de composition approximativement uniforme et de densité élevée pour les besoins de la présente invention. Au cours de l'élaboration de la présente invention, il a été établi que lorsqu'on utilise des quantités suffisamment grandes du liquide régulateur diluant (ou   eau   d'égout secondaire), la boue que contient le bac d'épaississement témoigne de caractéristiques d'épaississement (mesurées en concentrations en %, portées en ordonnées),   e   fonction des temps de séjour des éléments solides (portés in abscisses) qui ont une influence directe sur l'aptitude de la masse ou couche de réserve de boue à absorber ces fluctuations de l'alimentation. 



  Lorsque ces caractéristiques d'épaississement sont ainsi représentées sous forme d'une courbe, on observe qu'en partant du point d'origine du système des coordonnées, la concentration de la boue retirée du fond du bac et de la couche de boue s'élève brusquement ou "en pente raide" pour des accroissements relativement faibles du temps de séjour, jusqu'à un coude brusque se traduisant par une courbure à faible rayon, puis s'élève plus lentement la courbe ainsi tracée étant celle se rapportant à toute liqueur ou eau d'égout ayant un "rapport de liqueur" approprié. En d'autres termes, une telle courbe des caractéristiques d'épaississement de boue se compose essentiellement d'une portion initiale s'élevant en pente raide, d'un coude intermédiaire et d'une portion extrême relativement plate ou de faible pente.

   On pourrait ainsi représenter toute une famille de courbes du même modèle qui partiraient d'un point d'origine commun, chacune de ces courbes correspondant à sa propre dilution. Dans le cas d'une dilution suffisamment 'élevée, la courbe est telle que l'opération d'épaississement peut être réalisée de façon sûre à l'intérieur d'une échelle de temps de séjour (et avec une épaisseur correspondante de la masse de réserve ou couche de boue) qui est située le long de la partie plate supérieure de la courbe faisant suite au coude brusque.

   De cette façon, la section d'épaississement assure une souplesse de travail, eu égard à l'absorption des fluctuations qui se produisent dans   l'alimentation   de la boue brute admise au digesteur,sans que cet avantage soit obtenu aux dépens d'une variation excessive de la densité de la boue épaissie qui doit être admise au digesteur pour satisfaire aux conditions de digestion à "haut rendement" de la présente invention. 

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   On peut faire travailler la section d'épaississement de manière qu'on en obtienne non seulement la boue de densité élevée, mais aussi une liqueur de trop-plein, ou effluent, de qualité relativement élevée corres- pondant à une teneur élevée en éléments solides du contenu du bac d'épais- sissement. En d'autres termes, on applique essentiellement le maximum de dilution compatible avec le maximum de taux de déversement qui est admis-   sible pour l'épaississeur lui-même, en tennt compte du fait que ce taux de déversement influe sur la quantité d'élements solides véhiculée par   l'effluent.

   Ainsi, le degré de dilution est choisi ou réglé de   manière   qu'il corresponde à la mesure dans laquelle il est désirable que le bac d'apaississement intercepte les éléments solides d'une part, et concentre ces éléments, d'autre part; on peut obtenir un maximum relatif de teneur en éléments solides, conjointement avec une densité de boue élevée, en réglant ou corrigeant la dilution, ce qui réduit au minimum la charge remise en circulation des éléments solides de l'effluent ramené à   l'appa-   reil de traitement en vue d'une nouvelle clarification. 



   En ce qui concerne l'influence de la température et des carac- téristiques biologiques de la ou des boues à épaissir sur le "rapport de volume de boue", ou temps de séjour des éléments solides, il convient de noter qu'une élévation de la température de la boue intensifie l'acti- vité biologique, ce qui occasionne un accroissement dans la quantité de produits de décomposition gazeux et se traduit par le fait que la boue s'élève à la surface et par une diminution résultante de la qualité de l'effluent.

   Toutefois, le "rapport de volume de boue" peut être limité en conformité de la température de la boue de façon à obtenir un effluent d'épaississeur de qualité suffisante pour satisfaire aux besoins de l'ins- tallation, même en maintenant une concentration suffisamment élevée de la boue épaissie de manière à satisfaire aux conditions de digestion à "haut rendement" de l'invention. 



   Pour régler l'opération d'épaississement, on peut effectuer une mesure relative de l'épaisseur de la couche de boue, par exemple à l'aide de moyens simples composés d'un poids ou d'un corps d'essai suffi- samment chargé et d'un dispositif destiné à faire descendre ce poids ou ce corps dans le bac d'épaississement. Lorsqu'on fait descendre le corps dans le bac pendant le fonctionnement, on observe une perte apparente de poids du corps au moment où il pénètre dans la couche de boue, cette perte étant due au fait que la densité de la boue est élevée en comparaison avec celle de la masse d'eau d'égout qui surmonte la couche. 



   On peut obtenir une mesure relative de l'épaisseur de la couche de boue pendant l'abaissement du corps d'essai en mesurant la   distance   qui sépare le point où s'effectue la perte de poids de celui où, par   l'en-   tremise des moyens de suspension, on perçoit que le corps d'essai arrive au contact du fond du bac. 



   La figure 1 illustre, à titre d'exemple de mise en oeuvre de l'invention, une installation de traitement des eaux d'égout qui se prête à différents modes opératoires grâce auxquels les résultats de l'é- paississement peuvent être influencés ou réglés dans le sens voulu pour régler le "rapport de liqueur" précédemment défini. 



   Selon un mode opératoire permettant de régler le "rapport de liqueur", les éléments solides de l'eau d'égout soumis au traitement aérobie à la section d'épaississement, à l'effet d'être épaissis conjoin- tement avec les éléments solides de la boue primaire, sont prélevés en partie sur le courant inférieur du clarificateur primaire et en partie, bien qu'à un degré de concentration moindre, directement sur la section de traitement aérobie.

   Les éléments solides ayant été soumis au traitement aérobie, et qui seront aussi appelés ci-après "éléments solides   secon-     daires",   peuvent être prélevés en partie (ou même entièrement) directement sur la section de traitement aérobie, pendant qu'une portion correspondante 

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 de la boue de clarificateur secondaire (en partie ou en totalité) est ramenée à ladite section. Ainsi, la liqueur régulatrice destinée à régler le "rapport de liqueur" peut être prélevée directement sur la section d'aération ou/et sur la boue de clarificateur secondaire.

   De cette façon, il est possible non seulement d'assurer le réglage du"rapport de liqueur" lui-même, mais aussi d'exercer, simultanément avec ce réglage, une influence ou un effet de régulation sur les caractéristiques tant chimiques que biologiques de la liqueur régulatrice et des éléments solides qu'elle contient. 



   Un autre mode opératoire permettant de régler le "rapport de liqueur" conformément au schéma de la figure 1 consiste à dévier une fraction de l'effluent de clarificateur secondaire pour l'utiliser comme liquide auxiliaire destiné à être ajouté à la portion de la boue secondaire qui doit être envoyée à l'épaississeur; ou bien   à   utiliser une portion de l'eau d'égout soumise au traitement aérobie et retirée de la section de traitement aérobie,conjointement avec (ou diluée par) une portion de l'effluent de clarificateur secondaire, pour l'envoyer à la section d'épaississement. 



   L'installation de la figure 1 comprend un bac de clarificateur primaire 10, une section de traitement aérobie 11, un bac de clarificateur secondaire 12 et un épaississeur 13. Le bac clarificateur primaire 10 a été représenté schématiquement sous la forme du type bien connu travaillant d'une manière continue qui possède un puits d'alimentation   14,   une structure de râtelage rotative 15, un chenal 15a de trop-plein d'effluent et un cône inférieur 16 de décharge de boue. Le bac clarificateur secondaire 12 et le bac épaississeur 13 peuvent similairement comprendre un puits d'alimentation, une structure de râtelage, un chenal à effluent et un cône inférieur de décharge de boue. 



   L'eau d'égout brute est couramment admise au bac clarificateur primaire 10 par un tuyau d'alimentation 18 aboutissant au puits 14 du clarificateur. La boue de clarificateur primaire, dont la concentration en éléments solides est approximativement de 2 %, est déchargée par un tuyau à boue primaire 19 pourvu d'un robinet 20. L'effluent primaire, contenant en suspension des éléments solides jusqu'alors non   décantables,   passe par un tuyau 21 allant directement du chenal à effluent primaire 15a à la section de traitement aérobie 11, qui est représentée dans cet exemple sous la forme d'un bac d'aération bien qu'elle puisse consister en tout autre type d'appareil de traitement biologique, par exemple en un "biofiltre'" permettant d'effectuer le traitement aérobie désiré de l'effluent primaire. 



   L'eau d'égout ayant subi un traitement aérobie passe de la section d'aération 11, par un tuyau 22, au puits d'alimentation du bac clarificateur secondaire 12. Un tuyau de décharge de trop-plein 23 transfère l'effluent secondaire du chenal à effluent de ce bac. Le courant inférieur de boue secondaire partant du bac clarificateur secondaire 12 se rend par un tuyau de décharge de boue 24 pourvu d'un robinet 25 à un point de jonction 26 à partir duquel un branchement   27,   pourvu d'un robinet de commande 27a, aboutit à l'extrémité à effluent du bac d'aération, un autre branchement 28, pourvu d'un robinet de commande 28a, aboutissant au puits d'alimentation de l'épaississeur 13. 



   Le tuyau à effluent secondaire 23 est pourvu d'un branchement 29 sur lequel est   mont,'-un   robinet de commande 30 et qui aboutit à une jonction 31 reliée   au--tuyau   de branchement .28 à l'effet de fournir à ce tuyau un volume réglable d'eau d'égout secondaire. Un tuyau 32 va du point de jonction 31 à un autre point de jonction 33 où se raccorde à un tuyau auxiliaire 34 partant du bac d'aération 11 et pourvu d'un robinet de commande 35, ce tuyau 34 servant à fournir à la section d'épaississement 13 un volume réglable d'eau d'égout soumise au traitement aérobie. En 

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 d'autres termes, un tuyau 36 va de la jonction 33 à une jonction 37 à laquelle se raccorde le tuyau à boue primaire 19. Un mélange de boue de "rapport de liqueur" approprié est alors admis à l'épaississeur 13. 



   On peut ainsi ajuster et régler le "rapport de liqueur", notam- ment en fournissant à une partie de la boue secondaire àune portion supplémentaire de liqueur secondaire, et ce sous forme d'une boue ayant été soumise au traitement aérobie qui est dérivée du bac d'aération 11 ou/et sous forme d'un effluent secondaire relativement clair provenant du clarificateur 12.

   Un tuyau d'alimentation 38 partant de la jonction 37, fournit, le mélange de boue au puits d'alimentation de l'épaississeur 13 ; c'est-à-dire que l'épaississeur 13 est alimenté d'un mélange de boue primaire et de'boue secondaire, conjointement avec une proportion réglée de liqueur secondaire, appelé aussi "liqueur ou liquide régulateur:' Selon les conditions de fonctionnement de l'installation et les facteurs locaux, ainsi que selon le degré de dilution auquel la boue secondaire est déchargée du clarificateur secondaire le "rapport d e liqueur" lui- même peut varier vers le haut et atteindre   10 :

     1, ou même une valeur plus élevée, à condition que l'opération soit réalisée conformément aux principes de l'invention, à l'effet d'obtenir le mélange épaissi de boues possédant la teneur remarquablement élevée en éléments solides et d'autres caractéristiques déjà mentionnées. 



   Le point de jonction 37 de la boue primaire et de la boue se- condaire peut affecter la forme d'un bac pré-mélangeur qui peut être équipé d'un dispositif malaxeur approprié, tel qu'un malaxeur mécanique ou à air comprimé. 



   Un tuyau de retour 39 pourvu d'un robinet de commande 39a et partant du chenal à effluent de l'épaississeur 13 débouche dans le tuyau d'admission 18 d'eau d'égout brute alimentant le clarificateur primaire 10. Il est aussi prévu un tuyau 39b,, pourvu d'un robinet de commande 39c, et qui a pour but de permettre la décharge et le rejet facultatifs de l'effluent provenant de l'épaississeur 13, ou son recyclage au   clari-   ficateur primaire ou à l'appareil de traitement secondaire. 



   Un tuyau de by-pass   40,   pourvu d'un robinet de commande 41, part d'un point de branchement 43 sur le tuyau auxiliaire 34 afin de per- mettre de prélever une portion de l'eau d'égout aérée au choix soit directement d'un point du bac 11 lui-même, soit de l'effluent de ce bac. 



   La boue épaissie provenant de l'épaississeur 13 passe par un tuyau 44 qui est pourvu d'un robinet de commande   45,   et permet le trans- fert de boue brute épaissie à un bac de digestion clos 46, lui-même pourvu d'un tuyau de départ inférieur 47 permettant de retirer de la boue digérée, ce tuyau étant pourvu d'un robinet de commande 48. Ce digesteur peut être d'un type classique éuqipé de moyens propres à recueillir le gaz et à chauffer la boue. 



   La boue épaissie provenant de l'épaississeur ou bac à couche de boue 1.1-est transférée au digesteur 46 en quantité et à des intervalles réglés, un tel réglage de l'alimentation en boue du digesteur 46 étant assuré par une pompe de transfert de boue à commande par moteur P, combinée avec une minuterie K. Cette dernière peut comporter un dispositif servant à effectuer la mise en marche automatique de la pompe à des inter- valles prédéterminés et à maintenir la pompe en action pendant des périodes de temps prédéterminées. 



    Un poids ou corps d'essai pesant, indiqué en B1 et pourvu de moyens de suspension M, sert à mesurer le niveau, de la couche ou masse   de réserve de boue, par exemple entre la position marquée en traits pleins et la position marquée en traits mixtes du corps d'essai. 

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   Les figures 4 et 5 représentent à plus grande échelle, bien qu'en partie schématiquement, un digesteur "à haut rendement" comprenant un bac de digestion clos. 49 pourvu d'un fond légèrement conique 50, d'une paroi cylindrique 51 et d'un couvercle 52. La masse de boue en cours de digestion dans le bac est indiquée par un niveau 53. Le tuyau d'alimentation en* boue brute du digesteur est indiqué en 54, et un tuyau de décharge 55 de la boue digérée est indiqué à la base du fond conique 50. 



  Un tuyau de départ des gaz est indiqué en 56. Un dispositif destiné à effectuer extérieurement le mélange de la boue digérée avec de la boue brute fraîche est indiqué par une pompe 57 servant à remettre en circulation la boue digérée provenant du fond du bac, ou bien encore par un conduit de by-pass (qui n'a pas été représenté spécialement) partant du tuyau de décharge 55 et relis, par l'intermédiaire d'un tuyau de retour 58,à l'alimentation en boue brute 54.

   Pour obtenir un mélange homogène à l'intérieur de la masse de boue de digestion, on a représenté ici des dispositifs mélangeurs intérieurs sous forme d'arbres verticaux entraînés individuellement, chacun de ces arbres étant pôurvu de groupes de palettes ou ailettes horizontales, ou d'organes équivalents, servant à communiquer à la masse de boue des mouvements propres à l'agiter et   à   la mélanger dans des zones transversales ou horizontales. Comme représenté, il est prévu six arbres verticaux principaux   59,60,61,   62,63 et   64,   chacun de ces arbres étant pourvu, comme représenté, d'un ou plusieurs groupes de palettes horizontales 65.

   On peut faire en sorte que les chemins décrits par les palettes des arbres adjacents se recouvrent en partie afin d'assurer une action de mélange plus efficace; ou bien on peut les décaler   vertica-   lement et les disposer de manière à éviter la gêne mutuelle susceptible   d'être   occasionnée par des palettes adjacentes. Chacun des arbres verticaux est pourvu, comme représenté, d'un palier de guidage 66 à son extrémité supérieure et d'une crapaudine 66a à son extrémité inférieure. Chacun de ces arbres est en outre pourvu, comme représenté, d'un moteur   d'entrai-   nement distinct 67 et d'un engrenage réducteur, indiqué ici sous forme d'un engrenage à vis sans fin 68.

   Le montage des crapaudines 66a et des moteurs d'entraînement 67 a lieu par l'intermédiaire d'une plate-forme 69 surmontant le couvercle 52 du bac. Divers robinets de commande sont indiqués en 70,   71,   72, 73. Des moyens   (non   représentés particulièrement) peuvent être prévus le cas échéant pour briser et redisperser l'écume   flottan-   te susceptible de se former à la surface de la masse de boue en cours de digestion. 



   La boue primaire dérivée du clarificateur 10 de la figure 1 peut, par exemple, posséder une concentration de l'ordre de 2 %, la boue secondaire dérivée du clarificateur secondaire 12 peut posséder une concentration de l'ordre de 0,1 %, et la densité de la boue dérivée de l'épaississeur 13 peut être de l'ordre de 5 à 9 % pour un mélange de boue primaire et de boue activée qu'on peut obtenir avec un "rapport de liqueur" de l'ordre de 15 : 1 ou au-dessus. 



   La figure 2 illustre les courbes représentant l'opération d'épaississement réalisée dans le bac 13, en pourcentages de concentration (portés en ordonnées) en fonction du "temps de séjour" des éléments solides (porté en   abcisses),   la courbe   0-a-b   (marquée en traits pleins) représentant un exemple basé sur un certain rapport de liqueur, la courbe   0-a'-b'   (traits discontinus) se rapportant à un rapport de liqueur plus élevé, et la courbe   0-a"-b"   (traits mixtes) se rapportant à un rapport de liqueur moindre.

   L'épaississeur peut travailler dans les limites des échelles de concentration de boue et de temps de séjour définies par les portions ex-   trémes   plates ou faible taux d'élévation a-b,a'-b', a"-b", respectivement, de manière a absorber les fluctuations sus-mentionnées, tout en fournissant des boues épaissies suffisamment concentrées pour satisfaire aux desiderata de la digestion à "haut rendement" de la présente invention. 

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    La figure 3 représente les courbes d'efficacité C1 et C2 des digesteurs, basées sur  '1'indice de digesteur" dont il a été question    au sujet du mélange de boue primaire et de boue activée, à savoir un   indice de 40 % par jour dans le cas de la courbe C1, qui représente "l'efficacité de digestion classique"y et un indice de 120 % par jour   
 EMI25.1 
 dans le cas de la courbe C2, qui représente "Inefficacité de digestion à haut rendement", ces courbes ayant l'une et l'autre été tracées dans le même système de coordonnées, avec les pourcentages du volume total de gaz disponible engendrés portés en ordonnées et les volumes de diges- teur mesurés en décimètres cubes par habitant portés en abscisses. 



   La courbe C1 est basée sur l'équation "d'indice de digesteur"   G.Q./g.V. x 100 = indice de digesteur en % par jour = 40% par jour (ainsi qu'il a été exposé précédemment). Cette courbe a été tracée à la figure   3 en utilisant les chiffres tirés de cette équation et indiqués dans   le tableau T1 ci-dessous, ces chiffres étant basés sur l'hypothèse que le fonctionnement classique de l'installation exige 116 décimètres cubes   de volume de digesteur par habitant, ce qui équivaut à un temps de séjour de 60 jours, sous une alimentation de 1,94 mètres cubes d'eau d'égout brute de pompage par millier d'habitants et par jour. Le tableau T1 se rapportant à la courbe C1 a donné ci-dessous : 
Tableau T1 CALCULS SE RAPPORTANT A LA   DIGESTION   CLASSIQUE DE BOUES PRIMAIRE ET ACTIVEE. 



   G.Q./g.v. x 100 = indice de digesteur = 40 % par jour. 
 EMI25.2 
 dm3/habitant Durée de 2,5G , = dm3 par jour correspond à la diges- 7emps de P erte de g az tion séjour = perte de gaz ###= perte jours séjour en dm3 par ¯¯¯a¯¯¯ perte de jours en jours jour gaz 126,7 66 2,5G - 0,038G 0 0 G - 317 % 
 EMI25.3 
 
<tb> 
<tb> 66 <SEP> 1,038G
<tb> 116 <SEP> 60 <SEP> 2,5G <SEP> 0,042G <SEP> 0,042G <SEP> = <SEP> 4
<tb> 60 <SEP> 1,042G
<tb> 
 
 EMI25.4 
 99 51 2 . 5G - 0,049G ±0%% = 4, 7 ru 
 EMI25.5 
 
<tb> 
<tb> 51 <SEP> 1;049G
<tb> 84,9 <SEP> 44 <SEP> 2,5G <SEP> = <SEP> 0,057G <SEP> 0,057G <SEP> = <SEP> 5,4 <SEP> %
<tb> 44 <SEP> 1, <SEP> 057G <SEP> 
<tb> 
 
 EMI25.6 
 70;

  1 37 2.5G = 0,068G o,o68G 6, 37 1,o6G 5h$6 29 2,5G = 0,086G 0"o6G - z 29 1,086G ze 22 2 G - 0,113G 0,113G z 
 EMI25.7 
 
<tb> 
<tb> 22 <SEP> 1,113G
<tb> 28,3 <SEP> 14,6 <SEP> 2,5G <SEP> = <SEP> 0,171G <SEP> 0.171G <SEP> = <SEP> 14,6 <SEP> % <SEP> 
<tb> 14,6 <SEP> 1,171G
<tb> 
 
 EMI25.8 
 14,2 7,3 2 G - o, 344G 0,3 = 25,6 % 
 EMI25.9 
 
<tb> 
<tb> 7,3 <SEP> 1,344G
<tb> 
 
 EMI25.10 
 7,1 3,65 2 G = 0,69G 0.69G = 41 % 
 EMI25.11 
 
<tb> 
<tb> 3,65 <SEP> 1,69G
<tb> 
   La"courbe d'efficacité de digestion classique" C1, ainsi établie comprend une portion initiale P1 s'élevant en pente raide partant du point d'origine et dont la pente est désignée par g1 une portion convexe ou courbure intermédiaire p2,

   qui se raccorde à l'extrémité supérieure de   

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 la portion p1 et dont le degré de convexité est approximativement indiqué   par le rayon L1; une portion extrême p3 qui se raccorde à l'extrémité extérieure du coude p2 et qui est presque plate mais légèrement convexe et tend vers l'horizontale. Conformément à cette courbe C1, l'opération classique du digesteur est conduite et se maintient à l'intérieur d'une région ou échelle R située près et le long des parties extérieures de la portion légèrement convexe P3 tendant vers l'horizontale, lesdites parties correspondant à une échelle d'environ 99 à 142 décimètres cubes   de volume de digesteur nécessaire par habitant (mesurés en abscisses) avec une perte de gaz d'environ 2 % à 3 % (mesurée de haut en bas en ordonnées).

   Cette représentation graphique fait ressortir que l'échelle de travail classique est et doit être située à une distance beaucoup plus grande du point de défaillance biologique du digesteur, lequel serait   situé approximativement à l'endroit où la courbure p2 se raccorde à l'extrémité supérieure de la portion montante p1 de la courbe C1.   



   La courbe C2 est dérivée de l'équation d'indice de digesteur G.Q./g.v. x 100 = indice de digesteur   en %   par jour   = 120   % par jour, comme il a été mentionné précédemment. Cette courbe a été tracée à la figure    3 à l'aide des chiffres, tirés du tableau T2 qu'on trouvera plus loin, représentant cette équation; et elle est basée sur un volume de digesteur   (mesuré en dm3) nécessaire par habitant égal à 58   (c'est-à-dire   116 dm3) par habitant, après élimination de 50 % d'eau par l'opération 2 d'épaississement. Le tableau T2 est donné ci-dessous : 
Tableau T2 CALCULS SE RAPPORTANT A LA DIGESTION A HAUT RENDEMENT D'UN MELANGE EPAISSI DE BOUES   PRIMAIRE   ET ACTIVEE. 



   G.Q./g.v. x 100 = indice de digesteur = 120 % par jour. 
 EMI26.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Durée <SEP> 0,883G <SEP> = <SEP> dm3 <SEP> par <SEP> jour
<tb> dm3/habitant <SEP> de <SEP> la <SEP> Temps <SEP> de <SEP> = <SEP> perte <SEP> de <SEP> gaz <SEP> g <SEP> = <SEP> perte <SEP> de
<tb> diges- <SEP> séjour <SEP> en <SEP> dm3 <SEP> par <SEP> g <SEP> + <SEP> G <SEP> gaz <SEP> % <SEP> 
<tb> correspond <SEP> à <SEP> tion <SEP> en <SEP> en <SEP> jours <SEP> Jour
<tb> jours
<tb> 116 <SEP> 120 <SEP> 0.883G/120 <SEP> = <SEP> 0,007G <SEP> 0,65 <SEP> %
<tb> 59 <SEP> = <SEP> 60 <SEP> 0,883G/60 <SEP> = <SEP> 0,0135G <SEP> 1,3 <SEP> %
<tb> 42,4 <SEP> = <SEP> 44 <SEP> 0,883G/44 <SEP> = <SEP> 0,019G <SEP> 1,9 <SEP> %
<tb> 28,3 <SEP> = <SEP> 29 <SEP> 0.883G/29 <SEP> = <SEP> 0,029G <SEP> 2,8 <SEP> %
<tb> 21,75 <SEP> = <SEP> 22 <SEP> 0,883G/22 <SEP> = <SEP> 0,037G <SEP> 3,6 <SEP> %
<tb> 14,2 <SEP> = <SEP> 14,6 <SEP> 0,883G/14,6 <SEP> = <SEP> 0,057G <SEP> 5,4 <SEP> %
<tb> 7,

  1 <SEP> = <SEP> 7,3 <SEP> 0,883G/7,3 <SEP> = <SEP> 0,114G <SEP> 10,3 <SEP> %
<tb> 0,362 <SEP> = <SEP> 3,65 <SEP> 0,883G/3,65 <SEP> = <SEP> 0,228G <SEP> 18,6 <SEP> %
<tb> 
 

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   La courbe de digestion à "haut rendement" C2 ainsi tracée, quoique semblable à la courbe C1 et émanant du même point d'origine du système de coordonnées, possède des caractéristiques beaucoup plus prononcées, en ce sens qu'elle comporte une portion montante initiale q1 dont la pente est beaucoup plus raide que celle de la courbe C , comme l'indique l'angle g2, et qui s'élève plus haut que la portion de la courbe C1;

   un coude ou courbure intermédiaire q2, qui est plus rusque ou dont le rayon de courbure est plus petit, comme indiqué approximativement par un rayon L2 qui est notablement plus petit que le rayon L1 de la portion correspondante de la courbe C1; et une portion extrême q3 qui est située légèrement au-dessus de la portion extrême correspondante p3 de la courbe C1 et qui est encore un peu plus plate ou plus voisine de la ligne droite que cette dernière. 



  En se basant sur cette courbe C , l'opération de digestion à "haut rendement" est conduite et maintenue à :L'intérieur d'une région ou échelle R2 située à une distance appréciable (mesurée horizontalement) de l'échelle R1 de la courbe C1. En d'autres termes, l'échelle R , qui correspond approximativement à une échelle de 4,24 à 28,3 décimètres cubes de volume   de digesteur par habitant (en abscisses) est placée beaucoup plus près et en réalité au voisinage du coude q2, c'est-à-dire au voisinage, quoique un peu   en-deçà,   du point de défaillance biologique du digesteur qui se- rait situé approximativement à l'endroit où l'extrémité supérieure de la    portion montante q, se raccorde au coude intermédiaire 22 de la courbe C2. 



  Alors que la limite inférieure de l'échelle R doit nécessairement être située en-dega du point de défaillance biologique du digesteur, la limite   supérieure dépend de la "perte de gaz" qu'on envisage comme admissible ou acceptable dans la matière gazéifiable résiduelle de la boue digérée. De préférence, ce point sera situé à une distance appréciable de la limite inférieure de l'échelle R1. 



   On notera, dans le graphique de la figure 3, que la portion ex-    trême de gauche de l'échelle ou zone de travail R2 de la courbe à "haut rendement" est située au-dessus et au-delà d'une portion de la courbe   d'efficacité classique où, en fait, la défaillance de l'opération classi- que a déjà eu lieu. 



   En vue de considérations relatives à l'efficacité de la digestion et sur lesquelles est basée la présente invention, la signification du terme "perte de gaz" (g) sera aussi considérée par rapport à la pratique de la digestion classique, c'est-à-dire que la porte de gaz ainsi consi- dérée se rapporte à la portion de la matière gazéifiable contenue dans la boue digérée à "haut rendement", qui aurait été convertie en gaz dans la digestion classique à deux étages précédemment décrite; en d'autres termes, la perte de gaz peut être considérée comme étant la quantité de gaz engendrée par l'appareil digesteur classique, diminuée de la quantité de gaz engendrée par la digestion à "haut rendement" conforme à l'invention. 



   L'invention n'est pas limitée à l'exemple d'installation de traitement des eaux d'égout qui a été représentée à la figure 1, en ce qui concerne la façon dont les boues diluées sont dérivées, c'est-à-dire que les boues diluées destinées à être soumises à la digestion à 'haut rendement" conforme à l'invention, à la suite de leur traitement d'épais- sissement spécialement réglé, peuvent provenir de tout traitement (physique chimique, ou biologique) de l'eau d'égout brute ou de toute combinaison appropriée de ces divers traitements.

   Par exemple, la boue diluée peut   provenir uniquement d'un traitement de sédimentation primaire ; peut   provenir d'un tel traitement combiné avec un traitement chimique ;   peut être dérivée d'un mélange de boue de sédimentation primaire et de   boue provenant de filtres à égoutage et de leurs modifications; elle peut aussi être dérivée du traitement biologique d'une eau d'égout brute dans  le cas où aucune sédimentation primaire n'est appliquée mais où l'eau brute 

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 est soumise à un traitement d'aération suivi d'une clarification et   où   la boue biologique sortant du clarificateur constitue la boue qui doit   9tre   traitée conformément à l'invention. 



   Il doit être entendu que l'échelle des besoins en volume de bac de   digestici  par habitant., dans le présent procédé à "haut rendement"   (voir l'échelle R de figure 3 ayant trait à l'exemple de traitement de digestion d'un mélange de boue primaire et de boue secondaire) doit être   considérée non pas comme ayant des limites absolues, mais comme donnant des valeurs approximatives raisonnables. De plus, les limites de l'échelle   R2 peuvent varier selon le type de boue brute traitée. Par exemple, les limites inférieures relatives de l'échelle de travail R de figure 3 pourraient recevoir une valeur encore plus basse que celle Indiquée pour   l'exemple de la figure 3 du traitement d'un mélange de boue, dans le cas du traitement d'une boue primaire seule. 



   R é s u m é. 

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   The present invention relates to improvements made to the treatment of raw sewage water by anaerobic digestion carried out in a closed digestion tank, the object of this treatment being to convert the putrescible matter of the sewage into gas or methane. combustible, while producing a harmless residue known as "digester sludge"
This anaerobic digestion, carried out in an uninterrupted manner inside the contents of the tank, is due to the action of anaerobic bacteria naturally present in the fresh sludge, the word anaerobic deriving from the fact that these bacteria feed and develop using the putrescible organic constituents of sewage water, in the absence of dissolved oxygen, while converting this material into a gas, which constitutes the net product,

   together with alkaline reaction products, especially ammonium bicarbonate. The gas leaving the digestion tank can be used as a fuel for heating the contents of said tank and maintaining favorable digestion temperatures therein, or for other uses, while the sludge itself is being disposed of, for example. for example by spreading it on drying layers or by dehydrating it, for example on vacuum filters, so as to obtain a cake which can receive any suitable destination.



   The present invention proposes to improve the efficiency and economy of current digestion processes by reducing the volume required by the digestion tank, accompanied by savings in the cost of construction and in capital invested, maintenance costs, depreciation, area of land required, and amounts of fuel required to maintain required digestion temperatures. The present invention further proposes to improve the general efficiency of the sewage treatment plant. Other objects of the invention will be demonstrated in the course of what follows.



   Raw sewage sludge intended for such anaerobic digestion comes from the clarification stage of raw sewage, normally very dilute, which arrives at a sewage treatment plant in from the sewage collection line.

   In other words, the raw sewage water reaches the plant at rates and concentrations that vary throughout the day and enters what is called the primary clarification or sedimentation tank, in which the major part of the liquid, containing the lightest material, or not settable, is separated and flows from the tank through an overflow in the form of a so-called primary effluent while the solid materials, heavier or settable, and a relatively low liquid form a primary raw sludge which is withdrawn from the bottom of the tank to be subjected to anaerobic digestion of the sludge, with a view to its subsequent disposal.

   According to the conventional method, digestion usually provides a digester slurry, coming from the bottom of the digestion tank, and gas coming from the top of the tank, in addition to providing a lighter liquor which flows from the top and is usually returned to the treatment facility in order to remove the solid content, which may be excessive and variable. The production of a supernatant liquid of adequate quality from conventional digestion plants and the processing of such liquid according to usual practice raises special problems as will be seen later.



   The digester sludge itself is usually subjected to dewatering treatment, unless it is dumped into lagoons or transported and discharged at sea; so that a conventional sewage treatment plant applying the digester sludge dewatering method can be considered to include a clarification section, a sludge digestion section and a sludge dewatering section, as well as means for returning the supernatant liquor layer from the digester to the clarification section.

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   Whenever desirable, the primary effluent containing suspended matter, as well as matter in the dissolved state, can be subjected to additional treatment, such as that called "activated sludge treatment". that is to say, a secondary or biological clarification treatment by which the primary effluent is subjected to the action of aerobic bacteria, which derive their name from the fact that they feed and develop from the matter contained in suspension or in the dissolved state in water, in the presence of oxygen, which converts the solid matter of the primary effluent into a more easily settable form o A mode of treatment of activated sludge, called aerobic treatment in the general classification,

   requires that the overflow or primary effluent be subjected to aeration in the presence of a previously formed activated or biological flocculate, which aeration may be carried out in aeration tanks with the aid of vigorous agitation, and that It is then transferred to a secondary clarification tank. The liquid which pours out of this secondary clarification tank is called secondary or final effluent and is usually characterized by a degree of purity which is considered to be sufficient so that this effluent can be disposed of by discharging it into masses of water. open water.

   Activated or secondary sludge which is removed from the bottom of the secondary clarification tank may be subjected to the digestion treatment together with the primary sludge, although most of this sludge must be returned to the aeration section in order to maintain the biological process. Therefore, when it comes to a raw sludge to be fed to the digester, it should be understood, for the purposes of this invention, that this raw sludge can be composed of either a primary sludge or a mixture of primary mud and secondary mud.



   In the operation of a digester, in order to produce and supply a desired quality of digester slurry, care must be taken that bacterial inactivity, or metabolism, proceeds uninterruptedly in the contents of the digestion tank. Therefore, it is necessary that the anaerobic bacteria are continuously supplied with adequate nutrient material in the form of organic gasifiable elements, to allow said anaerobic bacteria to perpetuate their life cycles, while concurrently maintaining an adequate supply of reaction products. alkalis (ammonium bicarbonate) in this mass of sludge during digestion, in order to ensure the maintenance of a state of equilibrium between the bacterial population and the nutrient continuously available inside the tank.

   This is a question of a digestion installation which, in general, fulfills the function incumbent upon it if it stabilizes digestible solids by transforming them into gaseous and alkaline reaction products, while reducing the volume of sludge supplied for its Subsequent evacuation The essential conditions for the functioning of such an installation for a biologically sound and balanced operation are that the installation provides a digester sludge, a digester gas and a supernatant liquor, all at the same time. quantity and quality required, while maintaining a favorable digestion temperature and pH.



   According to current practice, the digestion slurry is usually heated so that it is maintained at a favorable temperature to stimulate and accelerate the bacterial action and thus maintain favorable bacterial conditions and satisfactory bacterial development, as well as to ensure the continuation of the digestion operation, without the risk of stopping the process, despite the fluctuations that occur in the raw sludge feed. The conditions causing the cessation of satisfactory operation of a digester occur when the amount of digestible food required for the bacteria in the digester is reduced to a low critical value or becomes inaccessible to the bacteria, interrupting the continuity of their cycles. of life and causes their death.

   In such a conventional digester, a shutdown occurs when an insufficient

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 food, with the resulting extinction of bacteria, is followed by a resumption of normal eating. The bacteria which tend to multiply under the influence of this refeeding generate excessive amounts of intermediate conversion products, such as volatile acids which, when they exceed a critical content, cause such a formation inside the digester. of foam that the conduct of the digester ceases to be able to be assured in a suitable way.



   Another factor or cause of failure or complete shutdown for any digester is excessive loss of alkalinity, consisting primarily of ammonium bicarbonate. Such loss of alkanility can result from too dilute sludge feed and too high loadings, these conditions having the effect of displacing out of the digester a volume of sludge which contains an excessive proportion of undigested material, together with substances. alkaline in the dissolved state.



   The digester gas itself, and even an auxiliary fuel, is used to maintain a desired digestion temperature. When the temperature is thus maintained at a desired value, or within the limits of a desirable range, a factor upon which the proper functioning of the digestible bacterial action within the tank depends is the pH of the sludge, which should normally be around 6.8 or higher.



   With regard to the problem of foaming on the surface of the digester slurry, foam breaking mechanisms are sometimes provided.



   The intensity of the bacterial digestive action, and consequently the intensity of the gas formation inside the digester, tend towards a state of equilibrium based on the density of the bacterial population, on the quantity of food available for bacteria and on the other above-mentioned work factors; thus, the digestion operation regulates itself to a state of equilibrium in the bacterial economy.



   It is on such a balanced bacterial economy that certain determinations of the capacity or capacity that the digester must have are based, these determinations being largely empirical and usually expressed by the number of dm3 or liters of capacity of the tank. of digester which is required per inhabitant of the town or agglomeration to which the treatment plant is attached., a volume of 42 to 56 dm3 per inhabitant being currently considered necessary for the digestion of a primary sludge, whereas 113 dm3 are needed for the digestion of a mixed activated sludge (primary and secondary) in the case of a modern two-stage digestion such as that which will be explained below.



   The volume of digester required can also be expressed by the permissible load of the digester (expressed in kilos of the quantity of dry solids contained in the sewage water) to be treated per cubic meter of the digester volume and per month. An average load adopted for current digesters is of the order of 16 to 32 kg per cubic meter and per month, when a conventional two-stage digestion treatment is used, as will be explained later. .



   Anaerobic digestion of gasifiable organic matter is the result of a biochemical decomposition by which the matter is reduced or decomposed in stages into volatile acids or dissolved elements constituting an intermediate digestion product, and by which these intermediate products or acids are subjected to further conversion to combustible gas as a final and desired digestion product.

   Simply put, this digestion of gasifiable matter is due to the action of certain kinds of anaerobic bacteria, hereafter called acid-forming bacteria, which feed on organic matter to generate volatile acids constituting their own digestion product, while other kinds of anaerobic bacteria, called

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 Ci, -after gas-producing bacteria, in turn feed on this intermediate digestion product and transform it into gas.

   From this fagbn, under the average conditions of sewage digestion, it has been established that the decomposition or destruction of 1 kg of volatile organic matter which results from such digestion produces about 1 cubic meter of gas, at as a final digestion product, this gas being mainly composed of methane, which constitutes two thirds, and carbon dioxide which constitutes the remaining third.



   The digester sludge coming from a conventional digestion plant and intended for disposal contains solid elements, both mineral (ash) and organic (residues). In other words, from an average raw sludge whose organic matter content is for example 75%, the remainder consisting of incense, only a portion of the 75% organic elements is easily digested to such a degree that 'it is destroyed as a result of its conversion to gas.

   Referring to average conditions, about half of the total amount of solids in sewage is thus subjected to decomposition or gasification; as a result, about two-thirds of the aforementioned organic portions of the raw sludge undergo actual digestion to the point of gasification, while the remaining one-third, which is organic but hardly decomposable, penetrates together with other constituents which are not susceptible to decomposition. digestion as a largely harmless residue inside digester sludge. For example, out of 100 kg of solids of sewage entering the digester, 75 kg is composed of organic elements and 25 kg of core.

   When 50 kg of organic matter (i.e. two thirds of this matter) is converted into gas, the digester sludge contains 25 kg of organic matter, plus the aforementioned 25 kg of ash. Therefore, for every 100 kg load of dry solids from the sewage entering the digester in such a case, 50 kg of solids containing the remaining 25 g of organic matter, plus the 25 g, are removed. kg of the initial ash.



   In these conventional sewage treatment operations, the raw sludge from the clarification section is relatively very dilute and of varying concentration and volume due to the way it is necessary to operate the primary clarifier, this difficulty being partly due to the diurnal variations of the feed and partly due to the fact that the clarifier is in itself incapable of playing the double role of concentrating the sludge and of retaining a maximum of solid elements. The quantity of sewage water admitted daily and the solid content of this water are subject to vary considerably during the day.

   For example, during the very first and the very last hours of the day, the sewage admitted is low, both in volume and in solid content, while in the last hours of the morning the volume of water in the day. sewer agumente, together with the concentration of solid elements. If we want to avoid too great a dilution of the sludge, it is necessary that the solid elements are retained at the bottom of the primary clarifier, which involves the risk of gas formation causing the rise of a large portion of the elements. solids and thereby causing deterioration of the effluent. On the contrary, if it is to avoid deterioration of the effluent, the sludge will have to be removed in an extremely diluted state.

   Therefore, sludge is usually removed from the primary clarifier only periodically, or intermittently, to avoid overdilution.



  If this sludge were removed almost continuously, its concentration would vary between that of a very dilute sludge and that of raw sludge.



  To overcome this difficulty, the digestion tank or tank is given sufficient capacity to enable it to withstand such fluctuations without risk of disturbance. Such a disturbance can result either from a disturbance in the equilibrium of the biological operation under

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 the influence of fluctuations in the supply of nutrients, i.e. the presence of excessive volumes of water which dangerously decreases the alkaline content. In addition, the introduction of excessive volumes of a dilute residual sludge into the digester may cause disturbance or prevent the production of a supernatant layer of the desired quality.

   This is why it was necessary to make use of a digestion tank of very large dimensions, and therefore uneconomical, in order to ensure the stability of the volume of material contained in the tank so that the operation of the digester itself remains stable and balanced despite the fluctuations that may occur in the feed.



   The dimensions or volume of the digester are sometimes defined in multiples of the daily feed of raw sludge that the tank is capable of containing or of storing at any time; the tank or the digester apparatus are for example designated under the term "58-day tank or apparatus" if they are large enough to contain the equivalent of a 50-day supply or pumping of raw sludge. In other words, to put such a digester into action from the empty state, it would take 50 days of pumping raw sludge to fill the digester.



   Due to natural limitations, the sludge leaving the digester still contains a minor proportion of undigested gasifiable material. The proportion of residual gasifiable material contained in the sludge in turn depends mainly on the relative dimensions of the digestion tank. In other words, the proportion of undigested gasifiable residual material still contained in the sludge at its exit from the digester is all the lower as the bottom dimensions are larger compared to the volume of raw sludge introduced per day into the bac.



   Other problems and difficulties of the methods currently applied for the digestion of raw sludge and which require the adoption of compromises in the procedures applied are due to the fact that the digester or digestion plant provides a layer of supernatant liquid which separates. the actual digestion sludge contained in the installation. The volume of this supernatant layer may for example represent in practice a proportion varying from half to two thirds of the water contained in the raw sludge, and said layer has the disadvantage of containing a relatively large quantity of impurities, both in terms of suspension only when dissolved.

   Therefore, the supernatant layer of the digester is ordinarily subjected to further treatment, recirculating it through the treatment apparatus, which places a considerable additional load on the primary and secondary clarification sections of the plant. treatment. The supernatant liquor from the digester is thus regarded as an undesirable product, in that its recirculation leads to an increase in the pumping volume of the sludge in the digestion plant and aggravates the problem of the supernatant layer, as well as due to due to the fact that this layer seems to be related to the disturbances of the biological process which intervene in the installation of secondary biological clarification.



   It is only possible to obtain a supernatant layer of relatively good quality from such a digestion plant if a relative slowing down of digester activity or a reduction in the intensity of the formation of digestion is accepted. gas in the digestion sludge, since a more intense gas formation would cause by its agitation a reduction in the quality of said supernatant layer. ,
As a compromise adopted in previous digestion processes, the digesters were made so large that the gas conversion of the solids in the sewage was slowed down to such an extent that the tanks simultaneously played the dual role. to digest the

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 sludge and separate the solid elements of the digested sludge from the supernatant liquor.

   Such attempts at compromise presented the difficulty that one had to solve two contradictory problems, namely a satisfactory digestion of the sludge on the one hand, and a settling of the solid elements (in order to obtain a relatively clear supernatant layer). on the other hand. It was only possible to increase the efficiency of one of these two functions at the expense of the other. In other words, the digester tanks usually contained at all times a large reserve of undigested gasifiable material, both fresh and aged, the digestion operation being maintained at a level capable of ensuring a sufficiently moderate gas production level. , per unit volume of interior space of the digester, to allow the release of an acceptable proportion of the supernatant layer.

   This production of supernatant layer was obtained at the cost of a decrease in the efficiency of the tank and the efficiency of digestion.



   Given the need to introduce a large volume or charge of water into the digestion stage itself, it is essential in the current conventional process: a) to remove this charge of liquid from the plant in the form of a supernatant layer; b) treating said layer; c) to supply the quantity of fuel or thermal energy necessary to heat the large volumes of raw sludge introduced into the digester and to maintain the desired digestion temperatures by compensating for the losses by radiation from large tanks; d) carrying out and balancing the digestion process itself in a manner suitable for ensuring the preservation and maintenance of the desirable pH in the digestion slurry.



   In the efforts made to solve the problem of the supernatant layer, it is digestion by the so-called two-stage method (previously mentioned) which has generally been adopted and which is currently the most widespread method because it decreases. to a certain extent, without however eliminating them, those of the difficulties which are inherent in the operating compromises, previously mentioned, made necessary by conventional digestion processes. Digestion by the two-stage process, as currently practiced, will provide some background for the presentation of this invention.



   In the two-stage, or multiple-effect, digestion process, two digestion tanks, called primary and secondary, respectively, working in series are provided. The raw sludge is admitted to the primary tank, at rates and concentrations which vary during the day, as previously mentioned, the capacity of the tank being sufficient to absorb these fluctuations, while ensuring a stable digestion process. and jerk resistance. No effort is made to collect the supernatant layer from the primary digestion tank;

   on the contrary, it ensures the maintenance in the primary digestion stage of a digestion temperature and a favorable pH of an insignificant quantity of digestible matter, to be transferred from the first to the second stage, that is to say insufficient to cause deterioration of the supernatant layer therein.



   Digester sludge at the normal degree of dilution is forced out of the primary tank, volume for volume, by the diluted raw sludge entering this tank, while gas is generated and collected under corresponding equilibrium rates. The primary digestion sludge thus displaced must contain a residual proportion of undigested gasifiable matter which depends on the working level at which the balance of the bacterial economy is maintained in the contents of the tank, this level itself being governed by the dimensions given to the tank in relation to the imposed sludge load.

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   In other words, the raw sludge introduced into the primary digestion tank has the effect of transferring from this tank to the secondary digestion tank a volume of digester sludge equal to the volume of raw sludge introduced into the primary tank, the primary sludge necessarily containing a residual proportion of undigested material capable of being gasified, of which an additional digestion will take place in the secondary digestion tank or stage. In this case again, a necessary functional compromise lies in the acceptance of a primary digester sludge, the degree of digestion of which is in relation to the functional stability of the secondary tank, since it is necessary that this sludge be digested to a sufficient degree. pushed so that it can settle and be decanted in the secondary digestion stage.

   It is therefore important that the capacity of the primary digestion tank is large enough to supply the secondary digestion stage with a primary digestion sludge containing a quantity of residual gasifiable material not exceeding that giving rise to the secondary stage. to an evolution of gas sufficiently attenuated to allow a supernatant layer to form and to discharge from the tank in as little disturbance as possible. In addition, the primary digestion stage requires that the volume available is high enough to absorb the volume of variable sludge from the primary settling tank of the ordinary treatment plant, while transferring well digested sludge to the second stage. for liquor separation and reduced gas production.

   Experience has shown that a holding period or sludge stay of about 20-30 days is required, in a well-functioning two-stage digestion plant, for this single first digestion stage. Current practice provides for the secondary digestion tank a capacity approximately equal to that of the primary digestion tank which supports the greater part of the digestion load and of which no supernatant layer is collected, the secondary tank supporting only a relatively low digestion load, allowing the supernatant liquor to separate from the digestion sludge while very slow gasification takes place in this tank.

   For example, such a practice adopted as a compromise results in a primary digestion sludge which is digested at approximately 90% and contains the remaining fraction (i.e. 10%) of the material capable of being gasified, intended to be transferred to the tank. secondary digestion to undergo slower digestion concurrently with the separation and collection of the supernatant layer. An almost completely digested sludge is thus collected from the secondary digestion stage.



   In spite of the relative progress represented by the present practice of two-stage digestion, the problem of making the digestion treatment efficient and economical by a stable and shock-resistant process remains unresolved, as the efforts made in this process remain unresolved. The effect of solving it consisted only of a compromise measure consisting in providing bins whose dimensions are excessively large in relation to the daily volume of raw sludge to be treated, as well as in relation to the residence time of the sludge.

   Thus, the two-stage digestion tanks are set up to provide a tank volume or holding time equivalent to a working capacity of 50-90 days, that is, a tank volume that can in all time to contain under working conditions 50 to 90 times the daily quantity of raw sludge to be treated. In other words, for certain treatment conditions, a 50-day tank constitutes a lower limit, while for other treatment conditions a 90-day tank constitutes an upper limit, tanks of intermediate dimensions both adapted to the conditions. intermediates, the extent to which the dimensions of the tank must be increased depending on the proportion of biological solids to be digested, as well as on the degree of conversion desired.

   On average, the digestion of a mixture of primary and activated sludge by the conventional two-stage process requires about

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 100 to 142 cubic decimeters of tank volume per head living in the agglomeration served by the installation.



   The second digestion stage was primarily a physical separation of the supernatant liquor from the sludge. This second stage received all the mud which had undergone the primary digestion. The sludge was transferred from one stage to the next by pumping and / or gravity.



  When a biological secondary clarification was applied in the process, a sludge volume shift of about 30-60 days was required for the secondary digestion tanks. This is why the current digestion installations must ensure a residence time of the sludge varying from 50 to 90 days. In fact, builders and legislators dealing with health issues have come to the conclusion that on this basis of calculation, it typically takes 100 to 142 cubic decimetres of tank volume per unit of digestion volume to perform digestion. 'a mixture of primary sludge and activated sludge.



  The digestion facilities thus established perform excellently for long periods of time without interruption. They are given great working stability by giving the bins very large dimensions in relation to the load. In fact, the disruption of the biological process of these facilities could only result from the addition of highly toxic substances, cooling of the contents or excessive dilution of the raw sludge load, accompanied by a loss of alkaline element content. In fact, it sometimes happens that an interval of a few days elapses between two consecutive additions or loads of sludge, and the temperatures prevailing in the digester have often varied from 24 to 38 C without any serious disturbance of the process. of digestion.

   The two-stage digestion process with heating of the sludge very satisfactorily and regularly achieves the intended purposes, although the secondary installations are sensitive and susceptible to disturbances as regards the quality of the supernatant liquor.



   The present invention proposes to achieve at least all the advantages of a multiple-effect or multistage digestion, while only having recourse to a tank volume which is only a fraction of the usual volume; Objects of the invention are to produce a well digested slurry, without this requiring the conventional secondary digestion stage giving rise to the difficulties relating to the supernatant liquor.



   In accordance with the invention, these objects are achieved by supplying the digestion plant with an extremely concentrated raw sludge, the degree of concentration of which has never yet been obtained or cannot be obtained from clarification operations; in other words, the digestion plant receives a raw sludge the volume of which is reduced to such an extent that it is substantially equal to the volume of the digester sludge which normally results from an adequate two-stage digestion plant . Thus, the digestion installation is relieved of a water load, the volume of which is equivalent to the supernatant layer of the digester of the previous installations.

   Consequently, no supernatant liquor needs to be withdrawn from the digestion plant to be handled or treated. According to the present invention, the concentrated sludge comes from a source or reserve mass allowing the transfer of said sludge. to the digestion plant at a substantially uniform concentration and at such intervals, or at such charging frequencies, as necessary for the purposes of the invention. In other words, the invention contemplates applying charges at a relatively high frequency and suitable for ensuring extremely high solids feed and gas evolution rates.

   It follows that, by establishing and maintaining a high water conversion of gasifiable matter per unit volume, any appreciable accumulation of digestible nutritional elements is avoided; just keep a minimum

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 of gasifiable material in the mixture to ensure a balanced operation producing a well digested sludge of acceptable quality.



   In addition, in the practice of the invention, the contents of the digestion tank are maintained heated as well as in a state of substantially uniform or homogeneous mixing of the gasifiable material with the digested sludge, so that the food is distributed in a substantially homogeneous manner to the bacteria at all points of the contents of the digester. A substantially constant bacterial population density is thus maintained under high conversion rates in a suitably alkaline medium, although a given volume of well-directed sludge displaced by the raw sludge load is removed from the tank.



   Thus, contrary to the prior practice, it suffices in accordance with the invention to maintain at all times a relatively small quantity of gasifiable material in reserve in all parts of the contents of the digester, such quantity being kept substantially constant and evenly distributed in all parts of said content.



   According to the invention, the installation is supplied with a raw sludge of high density from a reserve mass and such a supply is carried out at relatively short intervals, or even continuously, and in any case at sufficiently short intervals. to meet the practical conditions and needs of the invention. In other words, although a truly continuous feed may provide ideal conditions for the purposes of the invention, some latitude is possible in practice. For example, loads introduced at 30 minute to two hour intervals may be sufficient for high digester loads, which is in contrast to the current two-stage digestion practice, in which 8 hour intervals 3 days or more are common.

   Such a conventional operation is accompanied by accumulations of food producing surges of load which must be absorbed without appreciably influencing the functional stability of the digestion installation.



   In this way, a state of biological equilibrium is established and maintained in which the frequency chosen for the introduction of successive charges ensures maximum production of gas for a minimum tank volume. At the same time, by means of moderate regulation and homogeneous mixing, ambient conditions are established and maintained which ensure the maintenance of a maximum proportion of those of the bacteria on which the high conversion rates to gases and alkaline reaction products depend. solid elements of sewage. In this way, the volume requirements of the digester are extremely reduced and nevertheless a digested sludge is obtained, the quality and concentration of which are comparable to those of well-digested sludge from a properly conducted two-stage digestion.

   The quantities of heat required by the digester and the heat losses by radiation are proportionally reduced; eliminates the need to provide a secondary digestion stage of large size and consequently the problem posed by the supernatant liquor, thus eliminating the burden imposed on the treatment which results from the need to recirculate a supernatant liquor conveying solid elements from the digester . This also results in an improvement in the general efficiency of the treatment plant, considered as a whole. A digestion tank, the dimensions and operation of which are in accordance with the invention will be referred to hereinafter as a “high efficiency” digester.



   In addition to eliminating the secondary digestion stage, in the sense given to this day to this section of the device and its role, the installation is given the flexibility of operation in the sense that the degree of net conversion of digestible solids into gas ceases to be linked to the presence and operation of the digestion stage

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 secondary. This flexibility of operation results from modifications made to the dimensions of the containers, although these modifications are included within a relatively narrow scale which, on the other hand, extends well below and outside the scale of dimensions. classic bins with a capacity of 100 to 142 cubic decimetres per inhabitant.

   In other words, the lower limit of the tank volume necessary for a high-yield digestion operation, according to the invention, should not be less than a point of natural failure of the operation of the digester, i.e. say at a point below which the gas production efficiency of the digester falls in a very steep sloping curve; that the upper limit of the volume of the tank, for a high yield digestion operation, is determined by the factor relating to the degree of net conversion of the solids which is desired to be obtained by the digestion operation.



   When the present process is carried out on a large scale, a high throughput digestion plant will operate satisfactorily with a tank volume which is only one-eighth of that required by the current two-stage digestion process, in the case where the agglomeration attached to the installation has 350,000 inhabitants.



  In the case of an industrial-scale test facility, the present high throughput digestion process will give satisfactory results with only 1/16 - or even perhaps less - the tank volume required. two-stage digestion plant commonly in use today.



   Given the importance attached to the rate of gas production per unit volume of tank, in accordance with the invention, as a criterion of the digestion efficiency of a digester tank, as well as because of the 'importance attributed for this same reason to the quantity of gasifiable matter accumulated at any time in the digester tank, for the purposes of the invention the principle of what has been called the "gas potential" of the digester will be explained, c 'that is to say the quantity of gas which can be drawn from the gasifiable material contained at any time in the unit of volume of the contents of the digester tank when the latter is operating in a state of equilibrium.

   Under operating conditions, the present invention strives to keep this "gas potential" to a practical minimum, as well as to minimize the residence time of fresh sludge inside the tank. While ensuring a rate of gas production. high per unit volume and while simultaneously maintaining this minimum "gas potential, the present invention allows the digestion operation to be successfully located close to and somewhat below the point of natural failure. The invention has shown that the "gas potential" can be reduced to a point which corresponds, for example, to only 15 volumes per volume of digestion tank, while the "gas potential" required per unit volume of digestion tank ,

   in current digestion installations by the two-stage process, is 4 volumes per unit volume of tank, for the digestion of a mixture of primary sludge and activated sludge.



   The present invention is based on the discovery that it is possible to achieve and maintain extremely high bacterial conversion (or az production) rates, in continuous operation, within a suitably balanced digester, said gas conversion and production rates being much higher than the apparent gas conversion and production rates which must be satisfied in a two-stage digestion plant.

   The present invention radially departs from the prior practice of two-stage digestion and hence from the practice that operational stability and jerk resistance must be ensured by huge volumes of tanks which commonly contain or store huge volumes of nutrients, while working at a

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 equilibrium which corresponds to a low conversion rate per unit volume and a low gas production rate.

   In other words, the present invention radically abandons the practice of making determinations relating to tank dimensions in a somewhat "inverted" fashion, accepting dimensions which may have been dictated by empirical stability needs. operation and the needs of the secondary digestion stage, under low gas production rates.



   The present invention abandons the principle of determining or measuring the necessary dimensions of the digestion tank expressed only in terms of working stability and substitutes for it a determination of the dimensions of the tank based on the efficiency of digestion or gas production of a digester tank. In this regard, it also introduces the idea of "gas loss" or "lost gas" to represent the amount of gasifiable material which remains in the sludge delivered by the digester.



   As a measure of the efficiency of gas production or digestion, the present invention uses what has been called the digester index "to denote the percentage of" gas potential "which is actually converted to gas per unit. of time that is to say the quantity '
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 dç gas ffee.irme.tteraehrlr¯ itrdetêp a $ ippor at there quah% i: tinte de.g.â1.? o.ble at all times.



   The actors of the expression representing "the digester index" are as follows: g: quantity of gas lost by the digester, in cubic decimeters per day;
V: volume of the digester in cubic meters;
G: cubic decimeters of gas produced per day by the digester;
Q: cubic decimeters of raw sludge pumped into the digester, per day; g / @ thus represents the quantity of "waste gas" in each cubic decimeter withdrawn from the digester, and Vg represents the "gas potential" of the digester, that is to say the quantity of gas which can be produced at any time at from the digestible material contained in the digester.



   Since the efficiency of the digester, measured in terms of the 'digester index', hereinafter referred to as I, is defined herein as the ratio of the quantity (G) of gas actually produced per day to the quantity of gas represented by the "gas potential" (Vg) the digester dp index can be represented by the following expression Q; (in per day) G = GQ 100
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 (in per day) gas potential =:! ..: .. iL iL .. V. g x 100
Q It follows that, in order to obtain the maximum I, the digester is made to work in such a way that it produces the maximum amount of gas and that it loses the minimum of digester sludge, while receiving the maximum amount of raw sludge that it is possible to introduce by pumping into the minimum volume of the digester.

   To this end, a raw, uniform high density slurry is supplied from a reserve mass at very short intervals or continuously, while the contents of the pan are maintained in a state of homogeneous mixing, the frequency of the charges being. regulated in correlation with a high rate of bacterial metabolic conversion, resulting in a high factor I.

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   For example, if the digester index I is equal to 50%, this means that a proportion equal to half of the "gas potential" is converted per day. In an operation carried out, by way of comparison with the present invention, in a conventional installation with a mixture of primary sludge and activated sludge, the index 1 was found to be 40% per day. In contrast to this result, by performing the high throughput digestion in accordance with the present invention, an I index of 120% per day was achieved, which means that 120% of the "gas potential" is actually converted. in gas per 24 hour day.

   In fact, "high yield" digestion was performed according to the present invention in a test facility and gave an even higher I index, while maintaining continuous balanced operation.



   The importance of the present invention, expressed as a function of the volume of digester tank required, emerges clearly and graphically from the evaluation in% of the above expression: I = G x Qx 100 by plotting (Figure 3 ) the curve of I, plotting the quantities of gas generated in percent of the total available on the ordinate, as a function of the digester capacity (measured in cubic decimeters per inhabitant ') plotted on the abscissa, which makes it possible to obtain: a) an index of 40% per day for the conventional operation carried out using the aforementioned digester and b) an index of 120% per day for the "high yield" operation carried out in accordance with the invention. (This concerns the digestion of a mixture of primary sludge and activated sludge).

   The two resulting curves will be referred to hereinafter as "conventional digestion efficiency curve" and "high efficiency digestion efficiency curve", respectively.



   The two efficiency curves thus drawn comparatively indicate by their characteristics not only the loads which would cause the natural failure of the digester, but also the respective ranges of loads, measured along the ordinate axis, within which the digester " conventional "and the" high efficiency "digester can or should work.



    The limits of the classical working scale R1 of the classical efficiency curve C1, correspond to 100 to 142 cubic decimeters per capita for this operation, this scale being very distant from its point of natural failure on the graph of figure 3 and approaching the side where the safe region of the curve is; that 1 working scale R2 of the "high efficiency" C2 efficiency curve is much closer to or situated in the vicinity of the point of natural failure and that this curve is spaced, along the ordinate axis, by a marked distance of the classic scale and approximate the vertical axis of the graph's coordinate system.



   The two comparative efficiency curves have basically the same shape, but they are separated from each other by a marked distance. In other words, the curve C, known as the "classic efficiency curve" has an intermediate convex curvature, the lower end of which is connected to a steeply sloping portion of the curve ending at the point of origin. of the coordinate system, while the upper end of the convex portion connects to a nearly flat portion going closer to the horizontal;

   the "high efficiency" efficiency curve C has a similar intermediate convex curvature, albeit with a smaller radius of curvature, this convex portion being located above and to the side of the curvature of the conventional efficiency curve aforementioned, its front end connecting to the portion of the curve extending downward, the slope of which is even steeper than that of the corresponding portion of the conventional efficiency curve, while the upper end of said convex portion of smaller radius of curvature connects to a portion of curve which tends even more towards the horizontal and which is even flatter than the

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 corresponding portion of the above-mentioned classical efficiency curve.



   In each of these two digestion efficiency curves, the respective natural failure points are located in the bent portions located near the point where they connect with the respective steep sloping portions. Thus, it emerges from the respective curves that the point of digestion failure of the "high efficiency" curve is shifted upward and to the side with respect to the point of digestion failure of the conventional curve, i.e. that is, it is offset in a direction away from the point of failure of the classical curve and closer to the main vertical axis of the coordinate system.



   Another feature of the "high yield" digestion operation is that it maintains balanced working conditions under high digestion yield, although it allows digestion to be carried out in a relatively area. close to the point of failure, in marked contrast to the conventional two-stage digestion operation, which must be carried out under low digestion efficiency and, graphically, at a significant distance from its point of failure . A more precise and detailed discussion of the relative shapes and scope of these digestion efficiency curves will be set forth below.



   According to one embodiment of the invention, to supply the digester with the sludge load of the high concentration and at the frequencies (or with the measure of continuity) required by the present invention, it is interposed between the clarification section and the digester. digestion section a special dehydration or concentration stage where the raw water from the clarifiers is treated.



  According to the invention, one way to obtain such a high density slurry at the desired frequencies consists of a specially controlled treatment carried out in a thickener. In other words, the raw slurry is transferred to the thickener in the ordinary dilution state, or even in a more diluted state than usual, and with the usual fluctuations.



  The operation of the thickener is adjusted so as to make it possible to form at the bottom of said thickener a layer or bed of sludge from which it is possible to continuously remove a sludge which is admitted to the digester under the high concentration and with the uniform flow rate which are those that the present invention contemplates applying for the supply of the digester, while liquid is pouring through an overflow of the thickener as effluent. Such thickener effluent can be returned to the clarification section for further treatment, the latter imposing only a moderate or insignificant recirculation load on the clarification section.

   This recirculation represents only an insignificant load, compared with that resulting from the need in the prior process, of having to recycle the solids conveyed by the supernatant layer of the digester; in fact, it is possible that the effluent obtained turns out to be of such a high quality that it does not need to be recycled.



   The presence of a supernatant layer in the digester is avoided, in the practice of this invention, because the excess water is removed by the stage of thickening which, according to the invention, is carried out prior to the preparation. digestion.



   To make it possible to obtain from the thickening stage a bottom slurry or lower stream of the desired density, the thickening is carried out in substance as described in the patent application filed in the United States of America under the number 334,513, February 2, 1953.

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   Briefly, in this special thickening station, a raw-primary slurry, or a mixture of primary raw sludge and secondary raw sludge, is subjected to a thickening treatment in the presence of a large controlled volume of a liquid diluent, which may be the secondary effluent from the clarifier, or which may be water from any suitable external source. To obtain a sludge having this particularly high degree of dilution, it is even possible to operate the clarifiers, or the clarification plant itself, so as to remove therefrom an extremely dilute sludge for transfer to the thickening section.

   The clarifier can thus be operated so as to provide a sludge having a solids content much lower than that which is possible and desirable to obtain in accordance with usual practice. Thus, for example, if a primary raw sludge is routinely withdrawn from the primary clarifier at a content of about 4 to 6% solids, such sludge could be removed at a solid content as low as 1/4 to 1. / 2% for example, to meet the dilution needs of the thickening operation.



   The interspersed thickening operation is conducted and controlled by establishing and maintaining in the thickening section a relatively dense slurry layer from which high density sludge can be collected. In other words, the thickening operation is carried out so that the solids are retained in said sludge layer for a time of sufficient duration to allow said solids to become more compact, concurrently with removal of the solids. 'water.

   The sludge layer thus maintained can be subjected to small fluctuations, in depth or in volume, while absorbing the diurnal fluctuations in the sludge feed, but it nevertheless constitutes a reserve mass of high density and appreciably constanto This reserve mass thus constitutes a source of supply of fresh and digestible raw sludge which is available at all times, whatever the diurnal fluctuations, to feed the digesters at substantially constant rates and under the high and substantially constant concentration that contemplates the present invention.



   The layer of sludge which it is possible to obtain by this thickening operation is such that it is possible to determine it physically or to measure its thickness, the supply of the digester with this thickened raw sludge 'being adjusted according to such a measurement.



  The sludge layer represents a reserve of nourishing agent constituting a source from which a substantially continuous and uniform stream of digestible sludge can be taken in order to feed the digester in the manner proposed by the invention.



   According to the invention, enormous savings can be made, from the point of view of the capacity which it is necessary to give to the digestion tanks, by supplying the tank with a raw sludge of such a high density - and this at the same time. above-mentioned frequencies or continuously and on the other hand ensuring that the undigested and digestible (carbonated) sludge present at any time in the contents of the tank is in a state of uniform mixture in all parts of the tank. the mass of sludge contained in the digester, such a mixture of sludge which can be obtained by internal stirring and mixing, or even by the combination of internal circulation and mixing with external mixing, by putting back into circulation a digested sludge intended to be mixed with the fresh sludge introduced into the digester.



   With the digester thus supplied, it is made to operate at a considerably increased rate or rate of digestion (conversion, or gasification), in the sense that only a relatively small amount of undigested sludge is allowed to be present at the digestion. any time in the digester

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 per unit volume of this digester, relative to the volume of digester sludge which is withdrawn from said digester; in this way, digestible matter, or bacterial food, is available in all parts of the mass contained in the digester, whether fresh or unaged;

   that is, together with a reduction in the volume of the digestion tank, it is possible to remove from the tank a much larger volume of digester slurry compared to the total content of the digester, which is accompanied by 'a reduction in the residence time of the fresh sludge in the digester.



   In other words, the relative content of digestible sludge elements is kept very low., While the conversion, or gasification, is allowed to proceed in a much more intense or much faster manner. per unit volume of digestion tank than had been possible to date. In this way, due to the joint effect of the previous removal of the dilution liquid (high sludge content), the introduction of the raw sludge at intervals of which the frequency is specially regulated, or even continuously, and By uniform distribution of the nutrients in all parts of the entire digester contents (with proper pH and temperatures maintained), the present invention ensures a high gasification rate per unit digestion tank volume.

   Thus, by maintaining a sufficient quantity of carbonated, digestible, unaged and fresh nutrients in all parts of the contents of the digester, and an alkaline and safe surrounding environment at high concentration the density of the bacterial population is itself constantly maintained at a level high enough to balance the nutrient load that is present per unit volume of digestion tank for high or high efficiency gas production. In this way, any accumulation of nutrients is avoided beyond the desired amount which corresponds to maintaining a sanitary working balance inside the digester, under a maximum rate of gasification and a maximum rate of withdrawal of digester sludge.



   The maintenance of this state of equilibrium, carried out concurrently with the sludge feed regulated from the sludge concentration section, prevents the accumulation of nutrients, whereas if such an accumulation had the possibility of occurring, it would have the effect of displacing out of the digester (by the introduction of the fresh charge) a wlume of digester sludge containing an unwanted proportion of gasifiable elements greater than that which is compatible with a working equilibrium, thus reducing the efficiency of the digester.



   To make the invention a reality, the operation of a conventional digestion installation was checked by the formula given above for the digester index. To this end, the loss of gas "g" of the digested sludge was determined and measured by passing this sludge through another tank where it was held for a time sufficient to complete the digestion. The volume of gas "G" generated per day in the digester under usual working conditions was also measured. The quantity of sludge transferred daily to the tank was also measured. The volume "V" of the tank being known, the resulting digester index obtained was 40%.



  This determination is based on the normally accepted load for which the digester was built and under which it was working.



  To examine the effect of varying the load of the digester on its operation, the particular loads introduced into the digester in an industrial operation were determined for both the first and second stages of digestion, which were combined as follows:
For the activated sludge process, the amount of sludge produced was 4.5 cubic meters of sludge per thousand cubic meters, in the case of a facility treating 151.4 milliqrs of cubic meters per day.



  Therefore, the total daily sludge production was 151.4 x 4.5

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   = 680 cubic meters. As this factory was attached to an agglomeration of 3,500,000 inhabitants, this gave 680 @@ = 1.95 cubic decimeters 350,000 of sludge per capita per day. Under these conditions, if the sludge load is to be controlled by the two-stage process, a total stay of the order of 60 days in the digesters is necessary, according to current practice. The total capacity of the digester tanks required was therefore 60 x680 = 40.8 cubic meters.

   By dividing this number by the number of inhabitants, we get 40.8 = 116 decimeters
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 cubes per capita. 350,000
To collate the examination of the efficiency of digestion, it will be assumed that the two digestion stages have been combined into a single digester volume.



   A curve is plotted representing "the efficiency of conventional digestion" on the basis of the percentage of gas generated compared to the total available (or also on the basis of the percentage of gas loss), as a function of various digester loads per inhabitant, expressed in cubic decimeters of digester volume per capita. The plot of this curve is established on the basis of numerical results obtained by assuming that 116 cubic decimeters of digester volume per capita constitutes the equivalent of a stay of 60 days under a digester index of 40% per day. 'follows that
GQ / gV x 100 = 20% per day = Digestion index in% per day; per 100 G.Q. = 40 gV, which gives g = 100GQ / 40V = 2.5GQ / V.



   Since the total volume of the digester is V and the volume of sludge pumped per day Q, the residence time of the sludge, in days is V / Q.



   We then have Q / V = 1 / residence time in days
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   'E3ps * 3.e' eZ'ur * 'en "bear
For 116 cubic decimeters per inhabitant, we obtain, by substituting the residence time (60 days) g = 2.5G = 0.042G
60
The percentage of "gas loss" is the quotient of the gas loss times the total amount of gas produced, which is expressed as: g + G x 100 = gas loss.



   Substituting the value g in the expression ### x 100
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 g + G gives: 0.042G - 0.42G gives ######### x 100 = 0.42G / 1.042G x 100, which gives a loss of
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 gas of: 10/2 100 = 4.; / i.e. the quantity of gas generated is 1.042 re quan gas generated 100 - 4 = 96%.



   From the fundamental relation that 116 cubic decimeters per inhabitant are the equivalent of 60 days (by applying the activated sludge process), we deduce, by a simple proportionality, the residence times which are the equivalent of the gradually tank volumes decreases needed per capita. For example, for 100 cubic decimetres per capita, we get: 100 x 60 = 51 days. If we continue the evaluation relating to the decreasing volume requirements of the tank, we obtain a table (T) (given later) allowing the plotting of the curve (C1) representing the efficiency of conventional digestion. The discussion of tables and curves will be given later.

  <Desc / Clms Page number 17>

 



    By plotting from table T1 the curve of tank volume requirements per inhabitant as a function of the respective calculated gas losses or of the percentage of gas generated in relation to the total gas available, we obtain the classical digestion efficiency curve C1 .

   By following this curve from its outer extreme portion towards the interior, we see that it has a horizontal portion which illustrates high tank volume requirements per inhabitant, then a bend or connecting portion, and finally a steeply sloping portion which represents the low needs in tank volume per inhabitant; current practice requires tanks sized at the outer end away from the horizontal portion of this curve (approximately on the scale of 100 to 142 cubic decimetres of digester volume per capita.)
A corresponding curve is plotted to represent the efficiency of gas production obtained when operating under the "high yield" digestion conditions according to the invention.

   Under these conditions, the volume of sludge entering the digester is approximately reduced by half by dehydration, so that the tank volume requirement of 116 cubic decimeters per capita of the conventional process would actually provide a retention time. 120 days mud instead of 60 days.



   Compared with what was previously called "conventional digestion efficiency", the operation of the test plant working in accordance with the invention thus resulted in an enormous increase in the efficiency of gas production. , since this operation has shown that it is thus possible to obtain a digester index of 120% per day (and perhaps even higher) instead of the index of 40% per day. day obtained in the conventional process.

   Based on these results, a C2 curve representing "high throughput digestion efficiency" was established based on the following calculations:
GQ / gV x 100 = 120% per day = digestion index
100GQ = gV.120
Hence, g = 100GQ / 120V = 0.833GQ / V
However, if we express in days the residence time V / Q of the sludge inside the tanks, we have Q
G / V = 1 / residence time in days, which gives; g = 0.333G / residence time in days
For example, with the above value of 116 cubic decimetres per capita, substituting 120 days of residence time, we get g 0.833G / 120 = 0.007G.



  120
Since the "gas loss" in% is equal to the gas loss per day divided by the total volume of gas produced per day we have g / g + G x 100 = gas loss%. = 0.007G / 1.0070 x 100 = 0.007 / 1.007 x 100 = 0.65% (loss of gas).



   The gas production is therefore 100 - 0.065 = 99.35% relative to the total volume of gas available.



   For lower tank volume requirements per inhabitant, correspondingly reduced residence times are obtained o For 58 cubic decimetres per inhabitant, we obtain 58/116 x 120 = 60 days of residence time, and so on . The table (T2) given below was thus established in order to obtain the plot of the curve (C2),

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 called "high-yield digestion efficiency".



   According to the invention, the "high efficiency digestion efficiency" curve (C2) is obtained, which has a substantially horizontal portion located above that of the "conventional efficiency curve" and a sharp bend followed. of a steep sloping portion. In accordance with the invention, it is possible to use and work within a scale of digester tank volumes, relative to the per capita requirements, of between about 3 cubic decimetres and 28 cubic decimetres per capita.



    A comparison of the C1 and C2 digestion efficiency curves and the corresponding working scales shows that the "high efficiency" digestion conditions lie within a scale in which the conventional process would cause excessive gas losses, or even a complete failure of the biological process.



   The following conditions or criteria, relating to the respective operating modes, are derived from these efficiency curves: In the conventional digestion efficiency curve C1, it is necessary that the digestion operation be carried out at a significant distance from the portion steeply sloping the curve, area where a dangerous loss of alkalinity is likely to occur concurrently with the excessive loss of gaseous material. Such a high loss of alkalinity causes the pH to drop below the critical level, so that the organisms on which the perpetuation of the desired digestion process depends are destroyed.



    Therefore, failure of the biological process would be the result of practicing the conventional process in this portion of the curve.



  It is in this range, however, that the "high yield" digestion operation works most effectively.



   Figure 1 is the flow diagram of a sewage treatment plant operating in accordance with the invention and in which a mixture of primary and secondary clarifier sludge is passed through a section of special thickening, the slurry from the thickener being transferred to the digester at intervals the frequency of which is regulated for a "high efficiency" digestion operation.
Figure 2 shows a curve relating to the operation
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 of the thickening section.



   Figure 3 illustrates the efficiency curves of conventional digestion and "high yield" digestion, respectively.



   FIG. 4 is a semi-schematic vertical section of a digester equipped with special devices suitable for effecting a homogeneous mixture of the entire contents of the tank.



   Figure 5 is a plan view, with partial horizontal section, of the digester of Figure 4.



   Figure 1 is an example of a flow diagram of a sewage treatment plant according to the invention, that is to say in which mixed raw sludge which comes from a primary clarification operation and 'a secondary clarification operation (i.e. an activated sludge treatment) are introduced into a thickening section, the operation of which is carried out in a special way to the effect of constituting inside from the thickening tank a thickened sludge layer of controlled thickness which constitutes a reserve mass from which is taken a sludge of the desired high concentration, intended to be introduced into the digester at intervals the frequency of which is imposed by the requirements relating to the "high yield" digestion of this invention,

   with a view to the digestion efficiency curves which will be discussed in detail below.

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   For example, high density raw sludge can be obtained by proceeding as follows: The operation of the thickening section is conducted so as to remove about half of the water, so that the volume of the resulting thick sludge which is admitted to the digester is approximately equal to that of the usual digested sludge.

   The subsequent "high yield" digestion treatment according to the invention results in a well digested slurry, in the absence of a "supernatant" layer in the digester. In order to obtain a raw sludge whose concentrations have the high values which are desirable for the practice of the invention, the operation of the thickening section is carried out in a controlled manner, which will be discussed below: The raw sludge is introduced into the thickening tank at a much higher degree of dilution than that to which it is normally desired to withdraw from the clarification operation.

   In other words, the primary sludge itself is constantly withdrawn from the primary clarifier at an unusually high dilution rate; or else is added to the primary sludge (or to the mixture of primary sludge and secondary sludge) a suitable diluent liquid, or what will be called hereinafter a regulating liquid.



   For example, such diluent regulating liquids may be of the nature of a liquor which has been subjected to an aerobic treatment, this liquor being derived from the secondary clarification operation (activated sludge) or may be fresh water, such as than river or city water.



   Raw sludge with a high degree of dilution is thus subjected to sedimentation accompanied by thickening carried out in the concentration section or tank for the purpose of establishing and maintaining the sludge layer or "reserve mass" from from which the digestion tank will be fed. The phase during thickening can thus be safely regulated so as to prevent septic decomposition in the sludge layer of the thickening tank. In other words, the mode of formation, the physical state and the thickness of the sludge layer formed at the bottom of the thickening tank can be adjusted so that an extremely concentrated thickened raw sludge can be removed from the base of the thickener. the layer of mud, without having to fear a significant degree of biochemical decomposition within this layer.

   By providing a sufficiently diluted raw primary sludge, or by adding to the raw primary sludge an adequate amount of diluent in the form of aerobic (secondary) treated sewage, it becomes possible to safely form a layer of sludge from which a very dense sludge can be extracted, provided that the residence time of the solid elements of the sludge layer is regulated in such a way as to prevent the biochemical decomposition of the sludge. For example, by diluting the primary slurry by the addition of adequate amounts of aerobically treated sewage water, it is possible to concentrate the layer with sufficient rapidity to prevent biochemical decomposition.

   By adjusting the degree of dilution or the amount of diluting regulating liquid (such as aerobically treated sewage) relative to the residence time of the thickened solids in the bed, a very dense raw sludge is obtained after sufficiently short residence time to prevent biological decomposition. This sludge layer thus constitutes a reserve mass from which raw sludge of the required concentration can be taken at intervals the frequency of which is dictated by the "high yield" digestion conditions of the present invention.



   Between certain limits there is a relationship between the residence time and the degree of dilution (or the added amount of aerobically treated sewage water), namely that the residence time required to obtain a raw sludge of the desired density is all the shorter as the added quantity of sewage water which has undergone aerobic treatment is greater. A measure of the dilution or amount of liquid

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   Diluent regulator added to the raw slurry is the "liquor ratio" defined herein as the ratio of the volume of secondary sewage water (aerobic treatment) to the volume of primary slurry liquor (volume of primary liquor).



   The residence time of the solid elements of the sewage water in the thickener sludge layer is measured here in terms of "sludge volume ratio", which can be defined as the volume ratio of sludge maintained in the layer (measurable by its thickness) at the volume of thickened sludge removed from the bottom of the thickener per unit time.



   The operation of this section, or thickening tank, can be adjusted by setting the "liquor ratio" and "sludge volume ratio" (thickness of the sludge layer.) One by one. relative to each other such that the sludge derived from the layer for transfer to the digester has the density and uniformity to meet the needs of the "high yield" digestion of the present invention.



   As previously indicated, the sludge layer of the thickening tank constitutes the reserve mass from which the digester is intended to be supplied with sludge of the desired high density, at the necessary intervals. With a sufficiently high "liquor ratio", the thickening process can be accomplished reliably within an appropriate residence timescale, thereby absorbing the fluctuations which occur in the characteristics of the slurry. gross admitted,
The aforementioned thickening characteristics of the sludge are used to establish and maintain the reserve mass intended for the supply of the desired sludge to the digester,

   the latter having to receive a sludge of approximately uniform composition and of high density for the purposes of the present invention. During the development of the present invention, it has been established that when sufficiently large amounts of the diluent regulator liquid (or secondary sewage) are used, the sludge in the thickening tank exhibits characteristics of 'thickening (measured in% concentrations, plotted on the ordinate), e function of the residence times of the solid elements (plotted on the abscissa) which have a direct influence on the ability of the mass or reserve layer of sludge to absorb these fluctuations of food.



  When these thickening characteristics are thus represented in the form of a curve, it is observed that starting from the point of origin of the coordinate system, the concentration of the sludge withdrawn from the bottom of the tank and of the sludge layer s' rises sharply or "steeply" for relatively small increases in residence time, to a sharp bend resulting in a small radius curvature, then rises more slowly, the curve thus drawn being that relating to any liquor or sewage having an appropriate "liquor ratio". In other words, such a mud thickening characteristic curve consists essentially of an initial portion rising steeply, an intermediate bend, and a relatively flat or low-sloping end portion.

   We could thus represent a whole family of curves of the same model which would start from a common point of origin, each of these curves corresponding to its own dilution. In the case of a sufficiently high dilution, the curve is such that the thickening operation can be carried out reliably within a residence time scale (and with a corresponding thickness of the mass of reserve or layer of mud) which is located along the upper flat part of the curve following the sharp bend.

   In this way, the thickening section ensures flexibility of work, having regard to the absorption of the fluctuations which occur in the feed of the raw sludge admitted to the digester, without this advantage being obtained at the expense of a variation. excessive density of the thickened slurry which must be admitted to the digester to meet the "high yield" digestion conditions of the present invention.

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   The thickening section can be operated so that not only the high density sludge is obtained, but also a relatively high quality overflow liquor, or effluent, corresponding to a high solids content. of the contents of the thickening tank. In other words, one applies essentially the maximum of dilution compatible with the maximum of rate of discharge which is admissible for the thickener itself, taking into account that this rate of discharge influences the quantity of solid elements conveyed by the effluent.

   Thus, the degree of dilution is chosen or adjusted so that it corresponds to the extent to which it is desirable that the thickening tank intercepts the solid elements on the one hand, and concentrates these elements, on the other hand; a relative maximum solids content, together with a high slurry density, can be obtained by adjusting or correcting the dilution, which minimizes the recirculation load of solids from the effluent returned to the apparatus. processing list for further clarification.



   With regard to the influence of the temperature and the biological characteristics of the sludge (s) to be thickened on the "sludge volume ratio", or residence time of the solid elements, it should be noted that an increase in the temperature of the sludge intensifies biological activity, which causes an increase in the amount of gaseous decomposition products and results in the sludge rising to the surface and a resulting decrease in the quality of the sludge. the effluent.

   However, the "sludge volume ratio" can be limited in accordance with the slurry temperature so as to obtain a thickener effluent of sufficient quality to meet the needs of the plant, even while maintaining a sufficient concentration. of the thickened slurry so as to meet the "high yield" digestion conditions of the invention.



   In order to adjust the thickening operation, a relative measurement of the thickness of the sludge layer can be made, for example using simple means consisting of a sufficient weight or test body. loaded and a device intended to lower this weight or this body into the thickening tank. When the body is lowered into the tank during operation, there is an apparent loss in body weight as it enters the mud layer, this loss being due to the fact that the density of the mud is high in comparison. with that of the body of sewage overlying the layer.



   A relative measure of the thickness of the sludge layer during the lowering of the test body can be obtained by measuring the distance between the point at which the weight loss takes place and the point at which, through suspension means, it is perceived that the test body comes into contact with the bottom of the tank.



   Figure 1 illustrates, as an exemplary embodiment of the invention, a sewage treatment plant which lends itself to different operating modes by which the results of thickening can be influenced or controlled. in the desired direction to adjust the previously defined "liquor ratio".



   According to a procedure for adjusting the "liquor ratio", the solid elements of the sewage subjected to the aerobic treatment at the thickening section, to be thickened together with the solid elements. of the primary sludge, are taken partly from the lower stream of the primary clarifier and partly, although to a lesser degree of concentration, directly from the aerobic treatment section.

   The solid elements which have been subjected to the aerobic treatment, and which will also be called hereinafter "secondary solid elements", can be taken in part (or even entirely) directly from the aerobic treatment section, while a corresponding portion

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 secondary clarifier sludge (in part or in whole) is returned to said section. Thus, the regulating liquor for adjusting the "liquor ratio" can be taken directly from the aeration section or / and from the secondary clarifier slurry.

   In this way, it is possible not only to ensure the adjustment of the "liquor ratio" itself, but also to exert, simultaneously with this adjustment, an influence or a regulating effect on both the chemical and biological characteristics of the liquid. the regulating liquor and the solid elements it contains.



   Another procedure for adjusting the "liquor ratio" according to the diagram of Figure 1 is to divert a fraction of the secondary clarifier effluent for use as an auxiliary liquid to be added to the secondary sludge portion. which should be sent to the thickener; or to use a portion of the sewage water subjected to the aerobic treatment and withdrawn from the aerobic treatment section, together with (or diluted by) a portion of the secondary clarifier effluent, to send it to the section thickening.



   The installation of Fig. 1 comprises a primary clarifier tank 10, an aerobic processing section 11, a secondary clarifier tank 12 and a thickener 13. The primary clarifier tank 10 has been shown schematically as the well-known type working. in a continuous fashion which has a feed well 14, a rotary raking structure 15, an effluent overflow channel 15a and a lower slurry discharge cone 16. The secondary clarifier tank 12 and the thickener tank 13 may similarly include a feed well, a raking structure, an effluent channel and a lower slurry discharge cone.



   Raw sewage water is commonly admitted to the primary clarifier tank 10 through a supply pipe 18 leading to the well 14 of the clarifier. The primary clarifier sludge, the solids concentration of which is approximately 2%, is discharged through a primary slurry pipe 19 fitted with a valve 20. The primary effluent, containing in suspension solids which hitherto cannot be settled , passes through a pipe 21 going directly from the primary effluent channel 15a to the aerobic treatment section 11, which is shown in this example as an aeration tank although it may consist of any other type of biological treatment apparatus, for example in a "biofilter" "for carrying out the desired aerobic treatment of the primary effluent.



   The aerobically treated sewage water passes from the aeration section 11, through a pipe 22, to the supply well of the secondary clarifier tank 12. An overflow discharge pipe 23 transfers the secondary effluent. of the effluent channel of this tank. The lower secondary sludge stream from the secondary clarifier tank 12 goes through a sludge discharge pipe 24 provided with a tap 25 to a junction point 26 from which a branch 27, provided with a control cock 27a, leads to the effluent end of the aeration tank, another connection 28, provided with a control valve 28a, leading to the supply well of the thickener 13.



   The secondary effluent pipe 23 is provided with a branch 29 on which is mounted, 'a control valve 30 and which terminates at a junction 31 connected to the branch pipe .28 in order to supply this pipe an adjustable volume of secondary sewage. A pipe 32 goes from the junction point 31 to another junction point 33 where it connects to an auxiliary pipe 34 starting from the aeration tank 11 and provided with a control valve 35, this pipe 34 serving to supply the section thickening 13 an adjustable volume of sewage subjected to aerobic treatment. In

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 in other words, a pipe 36 runs from junction 33 to a junction 37 to which the primary slurry pipe 19 connects. A slurry mixture of the appropriate "liquor ratio" is then admitted to the thickener 13.



   The "liquor ratio" can thus be adjusted and regulated, in particular by supplying part of the secondary sludge to an additional portion of secondary liquor, and this in the form of a slurry which has been subjected to the aerobic treatment which is derived from the. aeration tank 11 or / and in the form of a relatively clear secondary effluent from the clarifier 12.

   A feed pipe 38 from the junction 37 supplies the slurry mixture to the feed well of the thickener 13; that is to say that the thickener 13 is supplied with a mixture of primary sludge and secondary slurry, together with a regulated proportion of secondary liquor, also called "liquor or regulating liquid:" According to the operating conditions installation and local factors, as well as depending on the degree of dilution at which the secondary sludge is discharged from the secondary clarifier the "liquor ratio" itself can vary upwards and reach 10:

     1, or even a higher value, provided that the operation is carried out in accordance with the principles of the invention, to obtain the thickened mixture of sludge having the remarkably high content of solid elements and other characteristics already mentioned.



   The junction point 37 of the primary slurry and the secondary slurry can take the form of a pre-mixing tank which can be fitted with a suitable mixing device, such as a mechanical or compressed air mixer.



   A return pipe 39 provided with a control valve 39a and leaving the effluent channel of the thickener 13 opens into the inlet pipe 18 of raw sewage supplying the primary clarifier 10. There is also provided a pipe 39b ,, provided with a control valve 39c, and which is intended to allow the optional discharge and rejection of the effluent from the thickener 13, or its recycling to the primary clarifier or to the apparatus secondary treatment.



   A bypass pipe 40, provided with a control valve 41, leaves from a connection point 43 on the auxiliary pipe 34 in order to make it possible to take a portion of the aerated sewage water of your choice, either directly from a point of the tank 11 itself, or from the effluent from this tank.



   The thickened sludge coming from the thickener 13 passes through a pipe 44 which is provided with a control valve 45, and allows the transfer of thickened raw sludge to a closed digestion tank 46, itself provided with a. lower starting pipe 47 allowing digested sludge to be removed, this pipe being provided with a control valve 48. This digester may be of a conventional type equipped with means suitable for collecting the gas and for heating the sludge.



   The thickened sludge coming from the thickener or sludge layer tank 1.1-is transferred to the digester 46 in a quantity and at set intervals, such an adjustment of the sludge supply to the digester 46 being provided by a sludge transfer pump motor-driven P, combined with a timer K. The latter may include a device for automatically starting the pump at predetermined intervals and for keeping the pump in operation for predetermined periods of time.



    A heavy weight or test body, indicated in B1 and provided with suspension means M, is used to measure the level of the reserve layer or mass of mud, for example between the position marked in solid lines and the position marked in mixed lines of the test body.

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   Figures 4 and 5 show on a larger scale, although partially schematically, a "high efficiency" digester comprising a closed digestion tank. 49 provided with a slightly conical bottom 50, a cylindrical wall 51 and a cover 52. The mass of mud being digested in the tank is indicated by a level 53. The feed pipe of raw mud digester is indicated at 54, and a discharge pipe 55 of the digested sludge is indicated at the base of the conical bottom 50.



  A gas outlet pipe is indicated at 56. A device for externally mixing the digested sludge with fresh raw sludge is indicated by a pump 57 serving to recirculate the digested sludge coming from the bottom of the tank, or well again by a bypass duct (which has not been shown specifically) starting from the discharge pipe 55 and connected, via a return pipe 58, to the raw sludge supply 54.

   To obtain a homogeneous mixture inside the mass of digestion sludge, internal mixing devices have been shown here in the form of vertical shafts driven individually, each of these shafts being pôurvu groups of horizontal vanes or fins, or d 'equivalent organs, serving to communicate to the mass of mud movements suitable for agitating and mixing it in transverse or horizontal zones. As shown, there are six main vertical shafts 59,60,61, 62,63 and 64, each of these shafts being provided, as shown, with one or more groups of horizontal pallets 65.

   The paths described by the vanes of adjacent shafts can be made to partially overlap in order to ensure a more efficient mixing action; or they can be staggered vertically and arranged in such a way as to avoid the mutual discomfort which may be caused by adjacent pallets. Each of the vertical shafts is provided, as shown, with a guide bearing 66 at its upper end and with a clamp 66a at its lower end. Each of these shafts is further provided, as shown, with a separate drive motor 67 and a reduction gear, shown herein as a worm gear 68.

   The mounting of the sliders 66a and of the drive motors 67 takes place by means of a platform 69 surmounting the cover 52 of the tank. Various control valves are indicated at 70, 71, 72, 73. Means (not particularly shown) can be provided if necessary to break up and redisperse the floating scum which may form on the surface of the mass of sludge. during digestion.



   The primary sludge derived from the clarifier 10 of FIG. 1 may, for example, have a concentration of the order of 2%, the secondary sludge derived from the secondary clarifier 12 may have a concentration of the order of 0.1%, and the density of the sludge derived from the thickener 13 may be of the order of 5 to 9% for a mixture of primary sludge and activated sludge which can be obtained with a "liquor ratio" of the order of 15 : 1 or above.



   FIG. 2 illustrates the curves representing the thickening operation carried out in the tank 13, in concentration percentages (plotted on the ordinate) as a function of the "residence time" of the solid elements (plotted on the abscissa), the 0-ab curve (marked in solid lines) showing an example based on a certain liquor ratio, the 0-a'-b 'curve (broken lines) relating to a higher liquor ratio, and the 0-a "-b" curve (mixed lines) pertaining to a lower liquor ratio.

   The thickener can work within the limits of the sludge concentration and residence time scales defined by the extreme flat or low rise portions ab, a'-b ', a "-b", respectively, of so as to absorb the above-mentioned fluctuations, while providing thickened slurry sufficiently concentrated to satisfy the desiderata of the "high yield" digestion of the present invention.

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    Figure 3 shows the efficiency curves C1 and C2 of the digesters, based on the 'digester index' referred to in connection with the mixture of primary sludge and activated sludge, namely an index of 40% per day. in the case of the curve C1, which represents "the efficiency of classical digestion" y and an index of 120% per day
 EMI25.1
 in the case of curve C2, which represents "Inefficiency of high-yield digestion", these curves having both been drawn in the same coordinate system, with the percentages of the total volume of gas generated available plotted in ordinates and the digester volumes measured in cubic decimeters per inhabitant plotted on the abscissa.



   Curve C1 is based on the "digester index" equation G.Q./g.V. x 100 = digester index in% per day = 40% per day (as explained previously). This curve has been plotted in Figure 3 using the figures taken from this equation and shown in Table T1 below, these figures being based on the assumption that the conventional operation of the installation requires 116 cubic decimeters of volume of digester per capita, equivalent to a residence time of 60 days, under a supply of 1.94 cubic meters of pumped raw sewage water per thousand inhabitants per day. Table T1 relating to the curve C1 gave below:
Table T1 CALCULATIONS RELATING TO THE CLASSIC DIGESTION OF PRIMARY AND ACTIVE SLUDGE.



   G.Q./g.v. x 100 = digester index = 40% per day.
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 dm3 / inhabitant Duration of 2.5G, = dm3 per day corresponds to the digestion- 7Less of gas stay = loss of gas ### = loss of days of stay in dm3 by ¯¯¯ā¯¯ loss of days in days day gas 126.7 66 2.5G - 0.038G 0 0 G - 317%
 EMI25.3
 
 <tb>
 <tb> 66 <SEP> 1.038G
 <tb> 116 <SEP> 60 <SEP> 2.5G <SEP> 0.042G <SEP> 0.042G <SEP> = <SEP> 4
 <tb> 60 <SEP> 1.042G
 <tb>
 
 EMI25.4
 99 51 2. 5G - 0.049G ± 0 %% = 4, 7 ru
 EMI25.5
 
 <tb>
 <tb> 51 <SEP> 1; 049G
 <tb> 84.9 <SEP> 44 <SEP> 2.5G <SEP> = <SEP> 0.057G <SEP> 0.057G <SEP> = <SEP> 5.4 <SEP>%
 <tb> 44 <SEP> 1, <SEP> 057G <SEP>
 <tb>
 
 EMI25.6
 70;

  1 37 2.5G = 0.068G o, o68G 6, 37 1, o6G 5h $ 6 29 2.5G = 0.086G 0 "o6G - z 29 1.086G ze 22 2 G - 0.113G 0.113G z
 EMI25.7
 
 <tb>
 <tb> 22 <SEP> 1.113G
 <tb> 28.3 <SEP> 14.6 <SEP> 2.5G <SEP> = <SEP> 0.171G <SEP> 0.171G <SEP> = <SEP> 14.6 <SEP>% <SEP>
 <tb> 14.6 <SEP> 1.171G
 <tb>
 
 EMI25.8
 14.2 7.3 2 G - o, 344G 0.3 = 25.6%
 EMI25.9
 
 <tb>
 <tb> 7.3 <SEP> 1.344G
 <tb>
 
 EMI25.10
 7.1 3.65 2G = 0.69G 0.69G = 41%
 EMI25.11
 
 <tb>
 <tb> 3.65 <SEP> 1.69G
 <tb>
   The "conventional digestion efficiency curve" C1, thus established comprises an initial portion P1 rising steeply from the point of origin and the slope of which is designated by g1 a convex portion or intermediate curvature p2,

   which connects to the upper end of

  <Desc / Clms Page number 26>

 the portion p1 and whose degree of convexity is approximately indicated by the radius L1; an extreme portion p3 which connects to the outer end of the elbow p2 and which is almost flat but slightly convex and tends towards the horizontal. In accordance with this curve C1, the conventional operation of the digester is conducted and is maintained within a region or scale R located near and along the outer parts of the slightly convex portion P3 tending towards the horizontal, said parts corresponding to a scale of approximately 99 to 142 cubic decimeters of digester volume required per capita (measured on the abscissa) with a gas loss of approximately 2% to 3% (measured from top to bottom on the ordinate).

   This graphical representation shows that the classical working scale is and should be located a much greater distance from the point of biological failure of the digester, which would be located approximately where the curvature p2 connects to the upper end. of the rising portion p1 of the curve C1.



   Curve C2 is derived from the G.Q./g.v digester index equation. x 100 = digester index in% per day = 120% per day, as mentioned previously. This curve has been plotted in FIG. 3 with the aid of the figures, taken from table T2 which will be found later, representing this equation; and it is based on a digester volume (measured in dm3) required per inhabitant equal to 58 (that is to say 116 dm3) per inhabitant, after elimination of 50% of water by operation 2 of thickening . Table T2 is given below:
Table T2 CALCULATIONS RELATED TO THE HIGH EFFICIENCY DIGESTION OF A THICK MIXTURE OF PRIMARY AND ACTIVE SLUDGE.



   G.Q./g.v. x 100 = digester index = 120% per day.
 EMI26.1
 
 <tb>
 <tb>



  Duration <SEP> 0.883G <SEP> = <SEP> dm3 <SEP> by <SEP> day
 <tb> dm3 / inhabitant <SEP> of <SEP> the <SEP> Time <SEP> of <SEP> = <SEP> loss <SEP> of <SEP> gas <SEP> g <SEP> = <SEP> loss <SEP> of
 <tb> diges- <SEP> stay <SEP> in <SEP> dm3 <SEP> by <SEP> g <SEP> + <SEP> G <SEP> gas <SEP>% <SEP>
 <tb> matches <SEP> to <SEP> tion <SEP> in <SEP> in <SEP> days <SEP> Day
 <tb> days
 <tb> 116 <SEP> 120 <SEP> 0.883G / 120 <SEP> = <SEP> 0.007G <SEP> 0.65 <SEP>%
 <tb> 59 <SEP> = <SEP> 60 <SEP> 0.883G / 60 <SEP> = <SEP> 0.0135G <SEP> 1.3 <SEP>%
 <tb> 42.4 <SEP> = <SEP> 44 <SEP> 0.883G / 44 <SEP> = <SEP> 0.019G <SEP> 1.9 <SEP>%
 <tb> 28.3 <SEP> = <SEP> 29 <SEP> 0.883G / 29 <SEP> = <SEP> 0.029G <SEP> 2.8 <SEP>%
 <tb> 21.75 <SEP> = <SEP> 22 <SEP> 0.883G / 22 <SEP> = <SEP> 0.037G <SEP> 3.6 <SEP>%
 <tb> 14.2 <SEP> = <SEP> 14.6 <SEP> 0.883G / 14.6 <SEP> = <SEP> 0.057G <SEP> 5.4 <SEP>%
 <tb> 7,

  1 <SEP> = <SEP> 7.3 <SEP> 0.883G / 7.3 <SEP> = <SEP> 0.114G <SEP> 10.3 <SEP>%
 <tb> 0.362 <SEP> = <SEP> 3.65 <SEP> 0.883G / 3.65 <SEP> = <SEP> 0.228G <SEP> 18.6 <SEP>%
 <tb>
 

  <Desc / Clms Page number 27>

   The "high efficiency" digestion curve C2 thus plotted, although similar to the curve C1 and emanating from the same point of origin of the coordinate system, has much more pronounced characteristics, in that it has an initial rising portion. q1 whose slope is much steeper than that of curve C, as indicated by angle g2, and which rises higher than the portion of curve C1;

   an intermediate bend or curvature q2, which is sharper or has a smaller radius of curvature, as indicated approximately by a radius L2 which is significantly smaller than the radius L1 of the corresponding portion of the curve C1; and an extreme portion q3 which is located slightly above the corresponding extreme portion p3 of the curve C1 and which is still a little flatter or closer to the straight line than the latter.



  Based on this curve C, the "high yield" digestion operation is conducted and maintained at: Inside a region or R2 scale located an appreciable distance (measured horizontally) from the R1 scale of the curve C1. In other words, the R scale, which roughly corresponds to a scale of 4.24 to 28.3 cubic decimetres of digester volume per capita (on the abscissa) is placed much closer and in reality in the vicinity of the bend q2 , that is to say in the vicinity, although a little below, of the point of biological failure of the digester which would be located approximately at the place where the upper end of the rising portion q, connects to the elbow intermediate 22 of curve C2.



  While the lower limit of the R scale must necessarily be situated below the point of biological failure of the digester, the upper limit depends on the "loss of gas" which one considers to be admissible or acceptable in the residual gasifiable material of the digester. digested mud. Preferably, this point will be located at an appreciable distance from the lower limit of the scale R1.



   Note, in the graph of Figure 3, that the extreme left portion of the scale or work area R2 of the "high efficiency" curve is located above and beyond a portion of. the classic efficiency curve where, in fact, the failure of the classic operation has already occurred.



   In view of considerations relating to the efficiency of digestion and on which the present invention is based, the meaning of the term "loss of gas" (g) will also be considered in relation to the practice of conventional digestion, that is, that is, the gas gate so considered relates to the portion of the gasifiable material contained in the "high yield" digested slurry which would have been converted to gas in the conventional two stage digestion previously described; in other words, the loss of gas can be considered as being the quantity of gas generated by the conventional digester apparatus, reduced by the quantity of gas generated by the "high yield" digestion according to the invention.



   The invention is not limited to the example of a sewage treatment plant which has been shown in Figure 1, as regards the way in which the dilute sludge is derived, that is to say say that the dilute sludges intended to be subjected to the 'high-yield' digestion according to the invention, following their specially controlled thickening treatment, can come from any treatment (physical, chemical or biological) of raw sewage water or any suitable combination of these various treatments.

   For example, the diluted sludge can come only from a primary sedimentation treatment; can come from such treatment combined with chemical treatment; can be derived from a mixture of primary sedimentation sludge and sludge from sewer filters and their modifications; it can also be derived from the biological treatment of raw sewage in the case where no primary sedimentation is applied but the raw water

  <Desc / Clms Page number 28>

 is subjected to an aeration treatment followed by clarification and where the biological sludge leaving the clarifier constitutes the sludge which must be treated in accordance with the invention.



   It should be understood that the scale of the per capita digestici tank volume requirements, in the present "high yield" process (see the R scale of Figure 3 relating to the example of the digestion treatment of a mixture of primary sludge and secondary sludge) should be regarded not as having absolute limits, but as giving reasonable approximate values. In addition, the limits of the R2 scale may vary depending on the type of raw sludge treated. For example, the relative lower limits of the working scale R of figure 3 could be given an even lower value than that given for the example of figure 3 of the treatment of a sludge mixture, in the case of the treatment of d 'a primary mud alone.



   Summary.

** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.


    

Claims (1)

I- Procédé de traitement des eaux d'égout, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : 1-0 - Il consiste à soumettre l'eau d'égout à une clarification dans un bac de clarification hors duquel un effluent clarifié se déverse par un trop-plein, tandis que la boue est retirée de la portion inférieure du bac, à soumettre cette boue à une concentration nettement poussée au- delà de celle qu'il est possible d'obtenir par la clarification, et à sou- mettre la boue ainsi concentrée à une digestion anaérobie dans un bac de digesteur ; 2 - La concentration de la boue du clarificateur est effectuée par un épaississement églé à l'intérieur du bac d'épaississement; 3 - La boue concentrée est introduite dans le bac de digesteur d'une façon essentiellement continue ou à des intervalles relativement rapprochés ; I- Sewage treatment process, characterized by the following points, separately or in combinations: 1-0 - It consists in subjecting the sewage water to clarification in a clarification tank out of which a clarified effluent is discharges through an overflow, while the sludge is withdrawn from the lower portion of the tank, to subject this sludge to a concentration markedly increased beyond that which can be obtained by clarification, and to sub- putting the sludge thus concentrated for anaerobic digestion in a digester tank; 2 - The concentration of the clarifier sludge is carried out by a regulated thickening inside the thickening tank; 3 - The concentrated sludge is introduced into the digester tank in an essentially continuous manner or at relatively short intervals; 4 - Le contenu du bac de digesteur est maintenu à un état d'agi- tation et de mélange essentiellement continu; 5 - La concentration de la boue admise au bac de digesteur est suffisamment élevée pour éliminer essentiellement le traitement de déshydratation de la boue de digestion; 4 - The contents of the digester tank are maintained in an essentially continuous state of agitation and mixing; 5 - The concentration of the sludge admitted to the digestion tank is high enough to essentially eliminate the dehydration treatment of the digestion sludge; 6 - Il consiste à soumettre la boue brute diluée à un traitement de déshydratation réglé ayant pour effet d'élever sa concentration à un degré remarquablement élevé et de constituer une masse de réserve de boue brute de densité élevée, destinée à absorber les fluctuations de l'alimentation en boue brute et à partir de laquelle une boue de densité élevée est destinée à être admise au stade de digestion, aux fréquences désirées ou continuellement, à soumettre cette boue de densité élevée à une digestion anaérobie dans une section de digestion contenant une masse de boue en cours de digestion, ce traitement consistant à maintenir ladite masse de boue en cours de digestion à un état de mélange sensiblement homogène qui assure l'établissement et le maintien, dans toutes les parties de ladite masse, 6 - It consists in subjecting the diluted raw sludge to a controlled dehydration treatment having the effect of raising its concentration to a remarkably high degree and of constituting a reserve mass of raw sludge of high density, intended to absorb the fluctuations in l 'raw sludge feed and from which a high density sludge is intended to be fed at the digestion stage, at the desired frequencies or continuously, to subject this high density sludge to anaerobic digestion in a digestion section containing a mass of sludge during digestion, this treatment consisting in maintaining said mass of sludge during digestion in a state of substantially homogeneous mixture which ensures the establishment and maintenance, in all parts of said mass, d'une répartition sensiblement uniforme de matière diges- tible à titre de nourriture bactérienne, à transférer ladite boue à haute densité de la masse de réserve à la masse de digestion, à des fréquences suffisamment élevées, par rapport à la charge d'éléments solides imposés par unité de volume de la masse de digestion, pour assurer l'alimentation nutritive des bactéries et par suite une population bactérienne élevée et exempte de fluctuations inadmissibles, les relations entre le degré de concentration de la boue d'alimentation et la fréquence d'alimentation, d'une part et la charge élevée d'éléments solides, d'autre part, étant telles qu'elles assurent une teneur élevée en alcalinité de la masse de digestion par l'effet dudit degré de concentration; of a substantially uniform distribution of digestible material as bacterial food, in transferring said high density sludge from the reserve mass to the digestion mass, at sufficiently high frequencies, relative to the solid element load imposed per unit volume of the digestion mass, to ensure the nutritive supply of bacteria and consequently a high bacterial population and free from inadmissible fluctuations, the relations between the degree of concentration of the feed sludge and the frequency of feed, on the one hand, and the high load of solid elements, on the other hand, being such that they ensure a high alkalinity content of the digestion mass by the effect of said degree of concentration; la fréquence d'alimen- <Desc/Clms Page number 29> tation, le degré d'homogénéité du mélange, le degré de concentration de la boue d'alimentation étant des facteurs qui sont tous coordonnés de telle sorte qu'il est .possible d'obtenir une opération de digesteur stable, même si les charges d'éléments solides sont notablement élevées, l'échelle de ces charges élevées en éléments solides, exprimant l'efficacité du digesteur, pouvant être définie par une courbe indiquant les quantités relatives de gaz engendrées (en ordonnées) en fonction des charges du digesteur (en abscisses), ladite courbe comprenant une portion initiale s'élévant en pente raide, un coude ou courbure de transition intermédiaire comprenant ce qui représente l'état de défaillance du digesteur à l'endroit se raccordant à la portion s'élévant en pente raide, power frequency <Desc / Clms Page number 29> tation, the degree of homogeneity of the mixture, the degree of concentration of the feed slurry being factors which are all coordinated in such a way that it is possible to obtain a stable digester operation even if the feedstocks 'solid elements are notably high, the scale of these high loads in solid elements, expressing the efficiency of the digester, being able to be defined by a curve indicating the relative quantities of gas generated (in ordinates) as a function of the loads of the digester (in abscissa), said curve comprising an initial portion rising steeply, an intermediate transition bend or curvature comprising what represents the state of failure of the digester at the location connecting to the portion rising steeply, et une portion plate et relativement horizontale s'étendant à partir de ladite courbure, ladite échelle de charges "éléments solides et d'efficacité de digesteur compre- nant une portion de ladite courbe qui s'étend relativement près du point de défaillance, de telle sorte qu'on peut obtenir un volume relativement maximum de gaz dans un minimum d'espace de digestion volumétrique, pendant qu'on retire de la boue digérée de la masse de digestion, et de telle sorte qu'on obtient, à titre de mesure de l'efficacité de la digestion, une valeur relativement maximum de l'expression G.Q. indice de digestion en %, par jour = G.Q./g.V. x 100 g. and a flat and relatively horizontal portion extending from said curvature, said scale of solid elements loadings and digester efficiency comprising a portion of said curve which extends relatively near the point of failure, so so that a relatively maximum volume of gas can be obtained in a minimum volumetric digestion space, while digested sludge is removed from the digestion mass, and so that, as a measure, of the efficiency of digestion, a relatively maximum value of the expression GQ digestion index in%, per day = GQ / gV x 100 g. v. dans laquelle g = quantité de gaz susceptible d'être engendrée dans le digesteur lui-même, quoique perdue par dégagement hors du digesteur (en décimètres cubes par jour), V = volume du digesteur en décimètres cubes, G = quantité de gaz produite par le digesteur en décimètres cubes, par jour, Q = volume de boue brute introduit dans lé digesteur par pompage, en décimètres cubes, par jour, et dans laquelle, en outre, g représente la quantité de gaz susceptible d'être engendrée dans le di- Q gesteur, bien que perdue, pour chaque décimètre cube de la boue retirée de ladite masse, et V.g représente le "potentiel de gaz" ou quantité de gaz pouvant être pro- Q duite à partir d'une matière gazéifiable accumulée à tout instant dans ladite masse; v. in which g = quantity of gas likely to be generated in the digester itself, although lost by release from the digester (in cubic decimeters per day), V = volume of the digester in cubic decimeters, G = quantity of gas produced by the digester in cubic decimeters, per day, Q = volume of raw sludge introduced into the digester by pumping, in cubic decimeters, per day, and in which, in addition, g represents the quantity of gas liable to be generated in the digester, although lost, for each cubic decimetre of the sludge removed from said mass, and Vg represents the "gas potential" or quantity of gas which can be produced. Q picked from a gasifiable material accumulated at all times in said mass; 7 - La digestion effectuée à l'intérieur de ladite masse st con- duite de telle manière que l'indice de digestion soit notablement supé- rieur à 40 % par jour, et de préférence de telle manière que ledit indice soit de l'ordre de 120 % par jour; 8 - On réalise la digestion à l'intérieur de ladite masse de manière que la charge du digesteur soit notablement inférieure à 99 déci- mètres cubes par habitant, lorsque la matière soumise à la digestion est composée d'un mélange de boue primaire et de boue activée; 9 - La digestion est réalisée à l'intérieur de ladite masse de manière que la charge du digesteur soit de l'ordre de quelques décimètres cubes par habitant. En annexe : 3 dessins. 7 - The digestion carried out inside said mass is carried out in such a way that the digestion index is notably greater than 40% per day, and preferably in such a way that said index is of the order of 120% per day; 8 - The digestion is carried out inside said mass so that the load of the digester is notably less than 99 cubic decimetres per inhabitant, when the material subjected to digestion is composed of a mixture of primary sludge and of activated sludge; 9 - The digestion is carried out inside said mass so that the load of the digester is of the order of a few cubic decimeters per inhabitant. In appendix: 3 drawings.
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