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La présente invention a pour objet l'élimination des eaux d'égouts, c'est-à-dire l'élimination facile et inoffnsive des déchets des villes et des- usines. L'invention a plus particulièrement pour objet des nouveaux procédés et appareils pour déshydrater les boues des eaux .d'égout ou autres.
Le degré de traitement des eaux d'égouts et des produits de-déchets industriels a été déterminée en grande partie9par les conditions se rapportant aux eaux collectrices, dans lesquelles le produit provenant du procédé doit être déversé. Par exemple, si les courants à découvert ou les voies d'eau souterraines risquaient de se polluer ou si, par suite d'un' traitement incomplet, il y avait 'un danger au point de vue sanitaire, un programme complet et détaillé nécessitait généralement une clarification primaire et secondaire, une digestion, un condition- nement et une déshydratation des boues.
La première clarification nécessite une série de moyens mécaniques pour extraire les grosses particules des eaux résiduelles'brutes, à savoir, en ré- sumé, une chambre à gravier, grille à barreaux ou broyeur et un réservoir de dé- cantation ainsi que des dispositifs et un équipement appropriés pour le pompage, le transport et l'évacuation.' Cet appareillage élimine, du produit entrant, envi- ron 60% de produits solides pouvant décanter et un même pourcentage de B.O.D.
(Biochemical Oxygen Demand Oxygène biochimiquement nécessaire). Lorsqu'on exige, des eaux collectrices, d'éliminer plus de produits solides et de B.O.D., on entre- prend, en plus de la première clarification, un deuxième procédé de clarification qui consiste à oxyder les solides et les nitrites restant dans les eaux résiduel- les provenant de la première clarification et dans lequel on utilise un clarifica- teur finale On peut effectuer cette oxydation en appliquant le procédé par boue activée ou en utilisant un dispositif de filtration par dégouttement. Le produit traité doit encore décanter davantage dans un clarification.final en effectuant le transport et l'évacuation habituels, comme pour la première clarification.
Les boues recueillies de ces clarificateurs ont été traitées ou dé- truites suivant plusieurs méthodeso Suivant un procédé habituel, la boue provenant des deux clarificateurs, est placée dans un digesteur fonctionnant dans des con- ditions anaérobiques et, endéans une période d'environ 30 jours;, une grande partie des produits organiques solides est décomposée et l'on obtient une matière relati- vement inerte, que 1 on peut éliminer par séchage sur des couches de boue ou dé- shydrater dans un filtre rotatif sous vide, dont le gateau peut être utilisé direc- tement à des fins agricoles, séché davantage à la chaleur ou brûléo Il y a plu; sieurs raisons primordiales pour laisser digérer la boue.
Tout d'abord, les soli- des recueillis après le premier traitement ou après le traitement complet, sont sales et dégagent une odeur; aussi, le procédé de digestion donne un produit final inerte et inoffensif. En second lieu, le procédé de digestion donne d'importantes quantités de méthane;, que l'on peut utiliser comme source d'énergie pour pomper les eaux résiduelles ou Tour insuffler de l'air dans le procédé par boue activée.
D'autre part, l'emploi du procédé de digestion dans le traitement des- déchets nécessite un appareillage important et coûteux ainsi qu'une surface de travail relativement grande. Toutefois, la technique de destruction des boues n'a pas progressé à un point tel qu'il soit souhaitable, dans une installation moyenne, d'éliminer le dispositif de digestion. Cette remarque est particulièrement exacte, car, en plus de cette fonction essentielle, les réservoirs de digestion ont four- ni une surface intermédiaire de stockage relativement importante, qui a tendance à égaliser les vitesses de traitement avant et après cette étape du procédé.
Toutefois, il existe un certain nombre d'installations d'évacuation des eaux d'égouts, dans lesquelles on déshydrate habituellement, après condition- nement, les solides décantés venant des clarificateurs, et ce,au moyen de filtres sous vide à tambour rotatif et à milieux filtrants serrés; ensuite, on élimine les solides soit en déversant le gateau sur un tas ou en utilisant le séchage ther- mique et en brûlant le produit éliminé. La première objection que l'on peut faire à cette méthode directe, est le problème des odeurs ; en second lieu, les milieux filtrants utilisés antérieurement dans le filtre sous vide à tambour rotatif s'obs-
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truent ou s'encrassent.
Compte tenu de ce qui précède, l'objet principal de la présente in- vention est de mettre au point un procédé de destruction des déchets du type indi- qué ci-dessus, dans lequel on élimine réellement le procédé de digestion sans ren- contrer les inconvénients citéso La présente invention a également pour objet de proposer certains moyens mécaniques, dont l'emploi permettra de régler l'écoule- ment du produit par les différentes phases, sans se baser sur d'importantes capa- cités intermédiaires comme celles que réclament, par exemple, les réservoirs de di- gestiono
D'autres objets et caractéristiques d'originalité ressortiront de la description ci-après, si on la lit en se référant au dessin en annexe, donnant un schéma illustrant, à titre d'exemple,
une forme de réalisation de la présente in- ventiono Sans se limiter à tous les éléments décrits pour l'appareillage et les étapes du nouveau procédé, la description ci-après peut servir de guide pour com- prendre la nature générale de la présente invention, cette description étant éta- blie en se référant aux dispositifs par lesquels passent les produits de déchets.
La série de ces dispositifs, que l'on adopte de préférence, est la suivante g (a) Clarificateur (ou clarificateurs, suivant le nombre de réservoirs et le degré de traitement) ; (b) Pompe de boue à double clapet ; (bl) Dispositif d'alimentation de chaux ; (b2) Dispositif d'alimentation de chlorure ferrique ; (b3) Dispositif d'alimentation de produits chimiques auxiliaires ; (c) Filtre sous vide à tambour rotatif ; (d) Dispositif d'élimination du gateau ;
(d) Dispositif pour renvoyer continuellement les solides du deuxième clarificateur au premier clarificateur (utilisé uniquement lors du traitement complet)
En observant et en étudiant les boues obtenues des clarificateurs, on a constaté que, si elles sont sales et qu'elles dégagent une odeur en sortant des clarificateurs l'addition d'hydroxyde de calcium, intimement dispersé dans les boues, élimine et inhibe immédiatement les odeurs ;
il se forme alors une odeur fraîche et relativement inoffensiveo Ce procédé amélioré consiste, en partie, à introduire cet hydroxyde de calcium à un endroit du circuit de pompage, de manière à pouvoir utiliser cette propriétéo
Suivant le dessin, figure 1, qui est un schéma représentant le passa- ge du produit depuis les déchets tels qu'ils sont recueillis jusqu'à l'évacuation du produit de sortie et des solides déshydratés suivant les principes de la pré- sente invention, les eaux résiduelles brutes entrent d'abord dans une chambre à gravier 10;
ensuite, elles traversent une grille à barreaux ou broyeur 11, d'où elles sont dirigées vers un réservoir de décantation 12, ces trois dispositifs étant considérés comme les éléments de la première clarificationo Les solides den- ses contenus dans le produit brut entrant seront éliminés dans la chambre à gra- vier et les éléments plus gros seront éliminés à la grille à barreaux ou broyeur; un dispositif approprié est prévu pour éliminer les solides denses ou débris flot- tants aux moments voulus, au cours du fonctionnement de ce système. Si cet appa- reillage comporte un broyeur plutôt qu'une grille à barreaux, les fins produits solides déchiquetés sont tels qu'ils peuvent passer avec les eaux résiduelles vers le réservoir de décantation.
Si, comme indiqué ci-dessus, il faut effectuer une oxydation pour augmenter davantage le degré de traitement, on fait passer le pro- duit sortant du premier réservoir de décantation dans un dispositif d'oxydation 13 et un deuxième réservoir de décantation 14, ces dernières constituant le deu- xième clarificateuro Les produits solides provenant de la deuxième clarification sont renvoyés au réservoir de décantation du premier clarificateur, comme indiqué en trait plein sur le schéma, ou ajoutés à l'évacuation des produits solides ve- nant du premier clarificateur, comme indiqué en pointillés.
Que l'on effectue ou non la deuxième clarification, la boue provenant
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du premier réservoir de décantation 12 passera directement sans digestion;, par la conduite d'aspiration A, de préférence fermée, dans la pompe à boue 15. Avant d'arriver à la pompe, la boue brute est traitée à l'hydroxyde de calcium venant du dispositif d'alimentation doseur 16, réglé pour ajouter ce produit chimique sui- vant l'écoulement de la boue à travers la conduite d'aspiration dé la pompe.--On ajoute l'hydroxyde de calcium en quantité suffisante pour conditionnner intimement la boue et,comme indiqué ci-dessus,pour éliminer les odeurs nauséabondes.
Comme on le sait d'après la pratique antérieure, cette addition de chaux est habituelle- ment comprise entre environ 6 et 12 % (en moyenne environ 10%), calculé sur le poids des produits solides secs. L'étape de traitement à la chaux, effectuée de la sorte, fait augmenter la concentration en ions hydrogène à environ pH 9 à pH 11, rendant ainsi le gateau de filtre obtenu pratiquement exempt de bactérieso Comme on l'expliquera ci-après d'une manière plus spécifique, l'étape de conditionnement ou d'agglomération peut comprendre l'addition d'autres produits chimiques, en par- ticulier sous forme de floculants tels que le chlorure ferrique.
Pour faire passer le produit de la boue, tel qu'il est recueillie dans le clarificateur, on a mis au point un dispositif auxiliaire de pompage perfection- né. Habituellement, on utilise une pompe de circulation dans laquelle on emploie une membrane ou un piston avec un simple clapet de contrôle de chaque côté du pis- ton ou de la membraneoLes pompes de circulation tombent facilement en panne par exemple, par suite d'une épingle à vêtement ou autre gros objet, qui risque d'obs- truer ou de tenir le clapet de contrôle à bille ouvert, du côté de l'aspiration ou -de l'évacuation.
Suivant la présente invention, on a ajouté un double clapet de contrôle à bille 17, 17', monté en série à la fois sur la conduite d'aspiration A et la conduite d'évacuation B de la pompe ; ce système s'est avéré pratique lors du fonctionnement de ce genre de pompe, car, si 1 un ou l'autre objet maintient un des clapets de contrôle à bille ouvert, par exemple, du côté de l'aspiration, il arrive rarement qu'un autre objet maintienne l'autre clapet de contrôle à bille ouvert du même côté, et ainsi, la pompe continuera à fonctionner En pratique;
, on a trouvé qu'en remplaçant les clapets de contrôle simples par le système à dou- ble clapet de contrôle, la pompe ne doit être vérifiée qu'au bout de trois semai- nes, alors qu'une pompe habituelle à simples clapets de contrôle nécessite un net- toyage des clapets plusieurs fois par journée de travail.
La mise au point de ce dispositif constitue une découverte très importante dans le domaine des appareils de traitement des eaux résiduelles, en particulier lorsque la pompe à boue fait également office de dispositif de mesure, de sorte que l'on peut régler et déter- miner d'une manière précise, la vitesse d'écoulement de la boue ou du produit ré- siduelvenant. de l'étape de clarification, ce qui servira de base pour calculer les quantités de produit injecté;, comme par exemple la chaux ou autres produits chimiques.
Les dispositifs d'alimentation de produits chimiques et leurs disposi- tifs auxiliaires interviennent également dans l'appareillage pour effectuer la coagulation ou autre traitement indispensable entre la pompe à'boue 15 et le fil- tre 18, suivant les cas qui peuvent se présenter, avec les dispositifs repris sub b1, b2 et b3, renseignés ci-dessus dans la description du procédé.
Dans le cadre plus large de la présente invention, on peut varier les étapes ,de conditionnement;, d'agglomération et de coagulation en inversant 1 ordre- de traitement à la chaux et 1 addition des floculants tels que la chlorure ferriqueo
De même, dans certaines installations, il peut également être souhaitable d'effec- tuer le traitement à la chaux en deux étapes en y intercalant l'introduction des floculantso Quelle que soit la proportion, l'addition de ces produits chimiques doit être effectuée en un endroit de la conduite, situé-près de la pompe à boueo
On peut effectuer cette addition comme représenté dans le schéma, où la ligne en pointillé représente une charge alternative de chaux en un endroit situé juste au- delà du clapet de contrôle de sortie de.la pompe.
Une autre amélioration de la présente invention porte également sur les milieux filtrants du filtre à tambour rotatif, auquel la boue est amenée pour être déshydratée. Jusqu'à présent, on a considéré qu'il était nécessaire d'employer
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un milieu filtrant "serré" afin d'empêcher les produits solides de s'échapper dans le produit de filtration et de là, revenir dans la boue déshydratéeo Par milieu "serré", on entend un milieu où les interstices entre les fils tissés sont très petits.
On envisageait évidemment de limiter les ouvertures à la grosseur des particules extraiteso
On a trouvé que l'on améliorait considérablement le fonctionnement en utilisant un filtre à grosses mailles dans le tambour de filtre, soit sous for- me d'une série de filaments comme représenté en partie par le milieu "A" de la figure que l'on peut retirer de la surface du tambour pour évauer le gateau et pour effectuer le lavage avant le renvoi au tambourg soit également sous forme d'un tissu fixe représenté par le milieu "B", d'où le gâteau est retiré au moyen de racleurs ou de filets;
de même, on améliore considérablement le fonctionnement en maintenant le milieu filtrant suffisamment ouvert pour laisser passer une cer- taine partie des produits solides dans la boueo Le milieu à filaments, tel que re- présenté par "A" dans le dessin, peut avoir la forme d'une courroie amovible La filtration réelle consiste dès lors à déposer une couche de particules solides sur les milieux filtrants "A" ou "B" et ensuite filtrer le restante qui est repris par la différence de pression dans la couche initialeo En réalité,cela signifie qu'il n'y a pas de classification ni de gradation positive basée sur la grosseur des particules, car le filtre ne possède rien qui puisse établir cette classifi- cation.
De préférence, les interstices du filtre à tambour à utiliser peuvent être de l'ordre de 0,010 pouce à 0,028 pouce de diamètre, quel que soit le type d'écran. Par exemple, on peut utiliser,en obtenant des résultats très satisfai- sants, le filtre décrit dans le brevet américain N 2.699.260, accordé le '11 jan- vier 1955 et ayant pour titre "Milieux filtrants". Dans ce cas, les interstices formés entre chaque torsades de filaments en ressort hélicoïdale sont d'environ
0,012 pouce de diamètre.
De même, dans le cas d'un milieu "B", on peut réaliser un même espacement en utilisant une matière plastique tissée, dure et résistant à l'usure, comme par exemple le "Saran" (chlorure de polyvinylidène) ou la "Fibre
Teflon" (tétrafluoro-éthylène), mise au point récemment.
Que 1 on utilise l'une ou l'autre de ces matières plastiques, on rencontre les propriétés connues de ré- sistance à l'attaque des produits chimiques, ce qui est très important lorsqu'il s'agit de déchets des villes ou des usineso Le principe-fondamental dans le milieu à filaments ou dans le milieu tissé, est d'avoir de larges interstices dans le milieu de travail, contrairement à la pratique antérieure, afin d'éviter toute obstruction et pour permettre une évacuation libre, tout en réglant en même temps la filtration par la couche initiale de produits7solides, qui s'accumule sur le milieuo
Comme on l'a indiqué ci-dessus dans l'exposé général des objets de la présente invention, on a trouvé que l'emploi de milieux filtrants ordinaires en tissu étroitement tissé dans les filtres sous vide à tambour rotatif,
ne donnait pas satisfaction, car le tissu: du filtre s'obstrue et s'encrasse trop rapidement et tout le procédé est ralenti et devient très coûteux. On a cru que le milieu filtrant devait être à mailles très fines afin d'empêcher les "fines" du produit résiduel de repasser dans le système, croyant que ce passage excédentaire initial de "fines" arrêterait le procédé ou le rendrait inefficace.
Toutefois, on a trou- vé qu'en utilisant des milieux filtrants à grosses mailles, sur lesquels les ma- tières solides initiales peuvent former leur propre milieu filtrant éventuel, l'on pouvait travailler avec beaucoup d'efficacité, tout en augmentant considéra- blement la vitesse de fonctionnement du nouveau systèmeo Suivant la présente in- vention, on a trouvé, de façon étonnante, que les solides initiaux passant par le milieu à grosses mailles, sont d'une nature telle qu'ils se déposent facilement dans les réservoirs de décantation lors du recyclage du produit de filtration.
On peut dire que, jusqu'à présent ,tous les techniciens spécialisés en la matière considéraient que le retour des produits solides en suspension du produit de filtration, en une quantité supérieure à 100-200 parties par million,
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était néfaste au procédé de traitement des eaux résiduelles. Toutefois, en appli- quant le procédé suivant la présente invention, on a trouvé que l'on pouvait en- voyer, sans inconvénients, jusqu'à 100000 parties par million de solides en sus- pension.
Une caractéristique probablement plus importante) de la présente in- vention réside dans l'efficacité inattendue du dispositif de filtration fourni par la présente invention pour'la rétention générale des "fines" dans le gateau de filtre, par rapport à celle obtenue dans le produit de filtration, ce pourcentage étant d'environ 80 à 98%. En même temps;, la vitesse de filtration augmente consi- dérablement par rapport à la vitesse obtenue lorsqu'on utilise un milieu habituel étroitement tisséo
La boue provenant du filtre à tambour rotatif 18 peut, comme dans le cas d'une boue déshydratée provenant d'une procédé de digestion, être utilisée di- rectement pour l'agriculture ou être éventuellement séchée ou brûlée.
Le produit sortant du filtre est renvoyé à la première clarificationg en un des trois points représentés par la ligne en trait plein ou la ligne en pointilléso
D'après la description ci-dessus, on constat que le système suivant la présente invention pour le traitement des boues des eaux résiduelles est pra- tiquement continu et ne comporte aucune phase ou étape comprenant la digestion, le mélange prolongé, l'épaississement, le stockage ou toute autre interruption prolongée dans l'écoulement continu des eaux résiduelles. Evidemment, on n'entend par là aucune interruptions momentanées requises, par exemple pour maintenir les niveaux de liquide dans la cuve ou au fond du filtre à tambourni les arrêts de nuit ou autres interruptions¯habituelles d'entretien.
Dès lors, les termes "écou- lement continu" et "sans arrêt du mouvement de progression 9 doivent être inter- prêtés, dans les revendications, en admettant ces exceptions conventionnelleso REVENDICATIONS.
1.- Dans la technique du traitement des eaux résiduelles, où les soli- des sont éliminés progressivement des eaux résiduelles dans une série de disposi- tifs de traitement suivant leurs dimensions ainsi que leurs propriétés physiques et chimiques, le procédé comprenant, fondamentalement, les étapes qui consistent à clarifier les eaux résiduelles, à faire passer la boue de l'étape de clarifi- cation dans une étape de cqnditionnement ou d'agglomération et de là, dans un fil- tre sous vide du type à tambour, puis à y filtrer la boue, ce procédé étant carac- térisé en ce qu'on pompe la boue de l'étape de clarification pour l'amener à ce filtre, sans la soumettre à une période de digestion, en ce qu'on emploie, dans le filtre sous vide, un milieu filtrant à grosses mailles et en ce que,
au cours du passage de la boue à travers le filtre, on crée progressivement, à'la surface du milieu filtrant, une couche filtrante se composant des solides contenus dans la boue, le courant ultérieur de boue passant à travers le filtre étant filtré au moyen de cette couche filtrante, y accumulant ainsi d'autres solides sous forme d'un gâteau de filtre, ce dernier ainsi que le produit provenant du procédé de clarification étant éliminés d'une manière appropriéeo
2.
Procédé de traitement des eaux résiduelles suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'on fait repasser plusieurs fois le produit de fil- tration-venant du filtre sous vide du type à ,tambour, au moins par une partie de l'étape de clarification, les solides en suspension entraînés avec le produit de filtration étant alors à nouveau décantés et filtrés, ce procédé permettant de faire passer, par le filtre, dans le produit de filtration, une plus grande quan- tité de solides en suspension que celle des méthodes habituelles de filtration des boues des eaux résiduelles, sans toutefois exercer un effet néfaste sur le procédé.
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