Réacteur pour le traitement biologique des eaux
La présente invention a pour objet un réacteur pour le traitement biologique des eaux résiduaires avec séparation, par fluide, de la suspension et retour automatique de la boue activée
dans le compartiment de fermentation, ce réacteur étant principalement approprié pour la purification des eaux résiduaires concentrées.
Lors du traitement biologique des eaux résiduaires, l'intensité des processus de purification est d'autant plus élevée que la concentration de la boue activée dans le compartiment de fermentation est importante. En conséquence, il est avantageux de maintenir, dans le compartiment de fermentation, une haute concentration de la boue activée. A cet effet, on renvoie, dans le compartiment de fermentation, la boue qui a été séparée de l'eau clarifiée dans le compartiment de séparation. Le degré d'efficacité le plus élevé pour la purification des eaux résiduaires est obtenu dans un réacteur comportant, dans un système compact unitaire, un compartiment de fermentation et un compartiment de séparation, la boue activée étant renvoyée automatiquement dans le compartiment de fermentation sous l'action de la gravité.
Toutefois, les systèmes de ce type connus actuellement présentent une série d'inconvénients. Un de ces inconvénients réside dans le fait que ces systèmes ne permettent pas d'obtenir un équilibre proportionnel du processus de séparation et du processus de fermentation pour différentes concentrations d'eaux résiduaires, tout en maintenant simultanément les paramètres économiques et opératoires optima. Le degré d'efficacité de la séparation dépend notamment des dimensions de la surface de séparation, tandis que la fermentation dépend, entre autres, de la capacité du compartiment de fermentation. En conséquence, pour différentes concentrations des eaux résiduaires, il existe différents rapports optima entre ces paramètres ce qui, dans les systèmes connus actuellement, conduit à des constructions sensiblement différentes pour différentes eaux résiduaires.
Dans ce cas, dans de nombreux types de systèmes, des facteurs de dimensions entrent encore en ligne de compte en cas de modifications du rendement (la surface et la capacité dépendent différemment des dimensions), ces modifications de construction nécessitant également des capacités différentes pour les installations de purification. Toutes ces caractéristiques entraînent une série de difficultés de nature technique telles que, par exemple, des conditions hydrauliques différentes du système, des constructions et des projets ou des adaptations propres des différents systèmes, d'où possibilité moindre de réaliser un modèle type et d'envisager une fabrication à l'échelle industrielle. Evidemment, ces difficultés rejaillissent alors également dans les paramètres économiques.
Un autre inconvénient des systèmes de ce type connus actuellement réside dans le fait que, dans le cas d'une activation par aération, on ne peut envisager un système d'aération comportant un dispositif d'agitation à turbine immergé profondément qui, dans les systèmes d'aération connus, assure le degré d'efficacité maximum (par l'expression "dispositif d'agitation à turbine", on entend un système provoquant une aspiration intensive dans le sens axial et une centrifugation du liquide dans le sens radial).
Cet inconvénient découle du fait que, dans ces réacteurs, l'efficacité de séparation dépend de la nature de l'écoulement dans le compartiment de fermentation, tandis qu'un dispositif d'agitation à turbine immergé profondément dans le compartiment de fermentation donne des conditions d'écoulement totalement différentes de celles obtenues avec d'autres dispositifs d'aération utilisés dans ces réacteurs. Une conséquence de cette caractéristique réside dans une grande consommation d'énergie lors de l'opération.
Les inconvénients précités sont évités dans une forte mesure grâce à un réacteur de traitement biologique des eaux
avec séparation de la suspension au moyen d'un fluide et retour automatique de la boue activée dans le compartiment de fermentation suivant l'invention comportant un récipient muni d'une enveloppe avantageusement de type circulaire où, au moyen d'une cloison inclinée dans la partie supérieure du récipient, ayant essentiellement la forme d'un entonnoir en position normale ou renversée, le récipient est subdivisé, au-dessus de cette cloison, en un compartiment pour la filtration au moyen d'un fluide et, en dessous de la cloison, en un compartiment de fermentation, le compartiment prévu pour la filtration au moyen d'un fluide comportant, dans sa partie inférieure, une entrée offrant une résistance hydraulique et permettant l'entrée des eaux traitées venant du compartiment de fermentation dans le compartiment pour la filtration par fluide avec, simultanément,
une descente de la suspension coagulée maintenue dans la couche fluide de ce com-�
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de fermentation dans lequel est prévu un dispositif destiné à déplacer le liquide qui s'y trouve, provoquant ainsi, à proximité de l'entrée du compartiment pour la filtration par fluide, un écoulement ayant une composante descendante.
Avantageusement, en dessous de cette cloison, dans le compartiment de fermentation, au moyen d'une autre cloison, on délimite un canal de redressement ouvert aux deux extrémités et qui, dans sa partie inférieure, débouche dans l'entrée du compar- timent pour la filtration par fluide. Comme dispositif en vue de mettre le liquide en mouvement, on utilise avantageusement un dispositif d'agitation à turbine dans la zone d'aspiration du- quel débouche une alimentation d'un milieu d'oxydation; dans ce cas, à l'intérieur du compartiment de fermentation, on prévoit
des parois de rebondissement empêchant un mouvement circulaire dans ce compartiment.
Des exemples de constructions du réacteur suivant l'invention sont illustrés dans les dessins annexés dans lesquels
les figures 1 et 2 illustrent, par une coupe axiale verticale, deux variantes différentes du réacteur.
Le réacteur représenté à la figure 1 comporte un réci- pient de type circulaire muni d'une enveloppe 1 et d'un couvercle 14. Par la cloison 2 prévue dans la partie supérieure du récipient, le compartiment du réacteur est subdivisé en deux compartiments de travail, notamment en un compartiment de fermentation A dans lequel se déroulent les processus microbiologiques de la purification des eaux, ainsi qu'en un compartiment F prévu pour la filtration par fluide et servant à séparer la suspension de la boue activée formée dans le compartiment de fermentation A pendant le procédé de purification des eaux. La cloison 2 a la forme d'un entonnoir et elle est située dans la partie supérieure du réacteur, le compartiment de fermentation A se trouvant en dessous de cette cloison 2, tandis que le compartiment F pour la filtration par fluide se trouve au-dessus.
En dessous de la cloison 2, dans le compartiment de fermentation A, une autre cloison 4 délimite un canal de redressement G qui est ouvert aux deux extrémités et qui communique, dans sa partie inférieure et via l'entrée centrale 3, avec le compartiment F pour la filtration par fluide. La cloison 4 est également en forme d'entonnoir et elle est disposée concentriquement à la cloison 2, le canal de redressement G formé par les deux parois 2 et 4 s'élargissant vers le bas. Comme dispositif 5 en vue de mettre en mouvement le liquide contenu dans le compartiment de fermentation, dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, on indique un dispositif d'agitation à turbine se trouvant dans l'axe du réacteur et à proximité du fond.
En dessous du dispositif 5 destiné à mettre le liquide en mouvement, un milieu d'oxydation est amené par un conduit d'alimentation 6, de sorte que le dispositif 5 fait en même temps partie du système d'oxydation du réacteur.
La structure intérieure du réacteur permet également d'utiliser un autre dispositif 5 pour mettre le liquide en mouvement et ce, aussi bien avec que sans alimentation du milieu d'oxydation, par exemple, un dispositif d'agitation à hélice ou un dispositif mixte élévateur d'air/eau prévu près de la périphérie du réacteur. Si, à cet effet, on emploie un dispositif d'agitation à turbine, le compartiment de fermentation 5 est équipé de parois de rebondissement 7 en vue d'empêcher un mouvement circulaire du liquide. En outre, le réacteur comporte un conduit tubulaire 8 pour l'évacuation de la boue en excès hors du compartiment de fermentation A. Dans le compartiment de fermentation, débouche également la conduite d'alimentation 10 des eaux résiduaires à purifier.
Dans la partie supérieure du compartiment de fermentation A, se trouvent des conduits d'aération 9 qui, dans l'exemple représenté, débouchent dans un compartiment 0 séparé, par une cloison 12, du compartiment F pour la filtration par fluide et comportant un couvercle 14. Dans sa partie supérieure, le compartiment 0 comporte un conduit 13 pour l'évacuation des gaz et, dans sa partie inférieure, un conduit d'évacuation 15 débouchant dans le compartiment de fermentation A.
Le système décrit fonctionne de la manière suivante :
le liquide contenant des matières organiques, généralement des eaux résiduaires ayant une forte teneur en matières organiques, est amené dans le compartiment de fermentation A par la conduite d'alimentation 10. Grâce à la structure du compartiment de fermentation A, on peut effectuer une purification des eaux aussi bien dans le cas d'une teneur suffisante que dans le cas d'une teneur insuffisante en oxygène pour le processus de fermentation. La différence de[pound] réacteurs pour les deux processus de fermentation réside uniquement dans l'alimentation du milieu d'oxydation pour les processus aérobies de purification des eaux. Un exemple d'une purification aérobie des eaux est le processus
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avec une teneur insuffisante en oxygène est une dénitrification des eaux résiduaires. Le réacteur représenté à la figure 1 est adapté à une purification aérobie des eaux par activation et, en conséquence, il est équipé d'une alimentation 6 du milieu d'oxydation, par exemple, de l'air ou de l'oxygène concentré. Comme dispositif 5 en vue de mettre le liquide en mouvement, on utilise un dispositif d'agitation à turbine servant, d'une part, à créer l'écoulement nécessaire dans le compartiment de fermentation A tandis que, d'autre part, il forme une source de turbulence en vue d'accroître l'efficacité de l'oxygène admis ou d'un autre milieu d'oxydation gazeux dans le liquide. Un dispositif d'agitation à turbine est particulièrement approprié à cet effet, car
la majeure partie de l'énergie nécessaire pour entraîner ce dispositif d'agitation est exploitée pour créer une turbulence, permettant ainsi d'obtenir une grande capacité d'oxydation avec un haut degré d'efficacité dans le processus.
Le dispositif d'agitation à turbine crée, dans l'axe
du compartiment de fermentation A, un écoulement vertical en direction de ce dispositif d'agitation, ainsi qu'un écoulement radial par rapport à ce dispositif dans son plan de montage. Le milieu d'oxydation est amené, par un conduit d'alimentation 6, dans la zone d'aspiration du dispositif d'agitation à turbine. Les parois de rebondissement 7 prévues dans le compartiment de fermentation A à proximité de l'enveloppe 1 empêchent le liquide d'effectuer un mouvement circulaire dans le compartiment et
elles assurent un redressement du courant de liquide contenant
le milieu d'oxydation dispersé en un courant vertical le long
de l'enveloppe 1. Dans la partie supérieure du compartiment de fermentation A, le courant ascendant se transforme en un courant descendant incliné vers l'axe du compartiment de fermentation A, puis il descend le long de cet axe vers le conduit d'aspiration du dispositif d'agitation à turbine. Pendant cet écoulement,
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<EMI ID=4.1> <EMI ID=5.1> les conduits d'aération 9. Une partie du courant descendant du liquide débarrassé de l'air pénètre dans le canal de redressement
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la cloison 2 du compartiment de fermentation A et du compartiment F pour la filtration parfluide. Le courant de liquide dans le canal de redressement G a la même direction que le courant principal Je liquide dans le compartiment de fermentation A en dessous de la cloison 4. Le canal de redressement G a pour but de réduire la vitesse d'écoulement du liquide à proximité de l'entrée 3 au-dessus de laquelle le compartiment de fermentation A est relié au compartiment F pour la filtration par fluide. La réduction de la vitesse d'écoulement près de l'entrée 3 empêche la formation de tourbillons gênants dans le compartiment F pour la filtration par fluide, tout en assurant également un haut
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d'une filtration par fluide. Le canal de redressement G S'élargit[ vers le bas, compensant ainsi partiellement la réduction de la
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noir. Lors de l'écoulement dans le canal de redressement G, une partie de la suspension est séparée du liquide, contribuant ainsi à augmenter le degré d'efficacité du processus de séparation dans le compartiment F pour la filtration par fluide, puisqu'aussi bien une partie de la suspension coagulée est renvoyée directement dans le compartiment de fermentation. Du canal de redressement G, l'eau contenant la suspension de flocons de la boue activée pénètre, via l'entrée 3, dans le compartiment F pour la filtration par fluide.
Lors de la filtration dans la couche fluide, la suspension de flocons coagule, provoquant ainsi une sédimentation des particules plus lourdes de la suspension sous l'effet de la gravité, ces particules tombant, via l'entrée 3, dans les canaux de redressement G où, grâce au courant descendant qui y est créé, la suspension coagulée est renvoyée dans le compartiment de fermentation A.
L'eau filtrée grâce à une filtration par fluide est évacuée par des chenaux collecteurs 11 prévus dans la partie supérieure du compartiment F pour la filtration par fluide. La boue en excès est évacuée périodiquement pendant une courte interruption de l'agitation dans le compartiment de fermentation A.
La conduite tubulaire 8 est utilisée pour l'évacuation de la boue. Lors de la purification d'eaux résiduaires concentrées """""dans lesquelles se forme une grande quantité de mousse, le réacteur est complété par le compartiment 0 séparé, par une cloison
12, du compartiment F pour la filtration par fluide. Dans sa partie supérieure, le compartiment 0 est fermé par un couvercle
14 et il comporte un tube 13 en vue d'évacuer les gaz hors du réacteur. Le compartiment 0 sert à épaissir, par gravitation,
la mousse pénétrant à cet endroit par les conduits d'aération 9 avec les gaz venant du compartiment de fermentation A. Sous l'effet de la gravité, la mousse condensée revient, via le conduit d'évacuation 15, dans le compartiment de fermentation A.
Le compartiment 0 peut également être utilisé pour recueillir l'oxygène concentré non consommé lorsque ce dernier est utilisé comme milieu d'oxydation. L'oxygène non consommé qui contient des gaz formés pendant le processus de sédimentation
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à un autre réacteur, augmentant ainsi le degré d'efficacité de son utilisation.
Le réacteur suivant l'invention n'est nullement limi- j té à une application pour la purification aérobie d'eaux rési-
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processus de fermentation avec une teneur insuffisante en oxygène. Pour cette utilisation- du réacteur, le compartiment de fermentation A ne reçoit pas d'oxygène ou n'en reçoit qu'en une quantité insuffisante pour créer des conditions aérobies en vue d'un processus de fermentation. A cet effet, le dispositif 5 le plus avantageux pour mettre le liquide en mouvement dans le com- partiment de fermentation A est, par exemple, un dispositif d'agitation à hélice ou un dispositif mixte élévateur, d'air/eau dans lequel pénètre une faible quantité d'oxygène.
Les deux dispositifs mentionnés 5 pour mettre le liquide en mouvement créent dans le compartiment de fermentation A, un écoulement analogue à celui obtenu en utilisant un dispositif d'agitation à turbine, assurant ainsi le courant nécessaire dans le canal de redressement G en vue d'obtenir une séparation pleinement efficace dans le compartiment F pour la séparation par fluide.
Le réacteur représenté à la figure 2, dans laquelle les mêmes éléments sont désignés par les mêmes chiffres de référence, est principalement approprié pour les réacteurs de grande capacité. Il se distingue de la forme de réalisation représentée à la figure 1 du fait que, dans sa partie supérieure, le compartiment F pour la filtration par fluide est disposé sur la périphérie du récipient avec l'enveloppe 1. Dans sa partie supérieure, l'enveloppe 1 du réacteur se transforme en un entonnoir. La cloison 2 séparant le compartiment de fermentation A du compartiment F pour la filtration par fluide a la forme d'un entonnoir renversé se terminant, dans sa partie supérieure, par un couvercle 14 et un conduit 13 pour l'évacuation des gaz.
Les bords inférieurs de la cloison 2 et de l'enveloppe 1 définissent l'entrée 3 reliant le compartiment F pour la filtration par fluide au compartiment de fermentation A. Le compartiment de fermentation A comporte un dispositif 5 en vue de mettre le liquide en mouvement, ce dispositif servant en même temps à disperser le milieu d'oxydation et à augmenter la turbulence du liquide. Comme dispositif 5 en vue de mettre le liquide en mouvement, dans ce cas, on utilise un dispositif d'agitation à turbine, le milieu d'oxydation étant amené, par un conduit d'alimentation 6, dans la zone d'aspiration de ce dispositif 5. A l'intérieur du compartiment de fermentation A, on prévoit, concentriquement au dispositif d'agitation à turbine 5, une cloison 4 pénétrant dans la zone de l'écoulement radial du liquide par rapport au dispositif d'agitation à turbine 5.
En outre, dans le compartiment
de fermentation A, on prévoit des parois de rebondissement 7 ayant pour but d'empêcher un mouvement circulaire du liquide dans le compartiment de fermentation A autour de l'axe vertical de ce dernier. L'entrée 3 du compartiment F pour la filtration par fluide est reliée au compartiment de fermentation A au moyen d'un canal de raccordement P formé par une paroi 16 et l'enveloppe 1. Le canal de raccordement P ne débouche dans le compartiment de fermentation A qu'à l'endroit où le courant de liquide formé par le dispositif d'agitation à turbine 5 et la cloison 4 est essentiellement dirigé vers le bas. La cloison 4 est prolongée vers le bas jusqu'en dessous de l'embouchure du canal de raccordement P et, conjointement avec la paroi 16, elle forme
un canal de redressement G dont les dimensions sont calculées
de telle sorte que l'intensité d'écoulement qui y règne ne provoque aucun tourbillonnement dans le canal de raccordement P, tout en contribuant à renvoyer, dans le compartiment de fermentation A, la suspension coagulée venant du compartiment F pour la filtration par fluide. Dans cette forme de réalisation, le compartiment fermé 0 est situé uniquement au-dessus du compartiment central de fermentation A.
Le fonctionnement du réacteur représenté à la figure
2 est analogue à celui du réacteur représenté à la figure 1. En disposant le compartiment F pour la filtration par fluide sur la périphérie de la partie supérieure du réacteur, la surface de séparation du compartiment F pour la filtration par fluide peut être augmentée par l'élargissement de l'enveloppe 1 en forme d'entonnoir dans la partie supérieure du réacteur. Dans ce cas. également, le canal de raccordement P permet d'utiliser un dispositif d'agitation à turbine comme dispositif 5 en vue de mettre le liquide en mouvement dans le compartiment de fermentation A. Tout comme dans le réacteur représenté à la figure 1, dans ce cas également, on peut utiliser le réacteur représenté à la figure 2 pour des processus de purification autres que des processus aérobies, par exemple, pour la dénitrification avec quantité insuffisante d'oxygène.
Dans ce cas, comme dispositif 5 en vue de mettre le liquide en mouvement, on peut utiliser un dispositif mixte élévateur d'eau/air ou un dispositif d'agitation à :hélice avec faible apport d'oxygène à partir de l'air, ce dispositif assurant. un mouvement suffisant du liquide en cas de teneur insuffisante en oxygène dans ce dernier pour les processus microbiologiques
de fermentation. En fermant le compartiment de fermentation A
et en l'équipant d'un système d'oxydation mécanique très efficace, on peut également exploiter économiquement de l'oxygène concentré comme milieu d'oxydation lors de processus aérobies de purification des eaux. La forme du réacteur n'est pas limitée à une enveloppe 1 de type circulaire que l'on emploie avantageusement pour une enveloppe métallique, mais ce réacteur peut également avoir une autre section transversale, par exemple, une section transversale carrée lorsque l'enveloppe 1 est réalisée, par exemple, en béton armé.
Le réacteur suivant l'invention offre une série d'avantages. On peut aisément modifier le rapport entre les dimensions de la surface de séparation et les dimensions du compartiment d'activation en modifiant la hauteur de l'enveloppe du réacteur sans cependant apporter d'importantes modifications à la construction, les conditions d'écoulement et, dès lors, également l'efficacité restant inchangées. De ce fait, on peut employer des systèmes spécifiques normalisés pour différentes concentrations d'eaux résiduaires.
Etant donné que le réacteur a une forme offrant des possibilités d'adaptation, pour des réacteurs de capacité différente, on peut employer un type de construction optimum; par exemple, pour les petits réacteurs comportant une enveloppe de type circulaire, on peut avantageusement employer un réacteur d'un assemblage léger constitué de segments aisément transportables, lesquels peuvent être fabriqués en série et être déjà enduits, chez le fabricant, d'une couche complète de protection superficielle. De ce fait, on peut envisager une fabrication en série, tout en réduisant les frais de transport et de montage. En même temps, on réalise ainsi d'importantes économies.
Grâce à la forme du réacteur, des conditions relativement modérées sont imposées à la surface du fond, ce qui est particulièrement avantageux lors de la construction de dispositifs de clarification dans des installations existantes où il y a peu de place. Du fait que l'on peut fermer aisément le compartiment de fermentation, ce réacteur permet également d'effectuer des processus de fermentation avec apport insuffisant d'oxygène, par exemple, dans le cas d'une dénitrification. La possibilité d'utiliser un dispositif d'agitation à turbine immergé profondément contribue à assurer un haut degré d'efficacité lors de l'aéra-
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sommation d'énergie. En outre, dans le cas des eaux résiduaires
Reactor for biological water treatment
The present invention relates to a reactor for the biological treatment of waste water with separation, by fluid, of the suspension and automatic return of the activated sludge.
in the fermentation compartment, this reactor being mainly suitable for the purification of concentrated waste water.
During the biological treatment of waste water, the intensity of the purification processes increases as the concentration of the activated sludge in the fermentation compartment increases. Accordingly, it is advantageous to maintain a high concentration of the activated sludge in the fermentation compartment. For this purpose, the sludge which has been separated from the clarified water in the separation compartment is returned to the fermentation compartment. The highest degree of efficiency for the purification of waste water is obtained in a reactor comprising, in a unitary compact system, a fermentation compartment and a separation compartment, the activated sludge being automatically returned to the fermentation compartment under the action of gravity.
However, systems of this type known at present have a series of drawbacks. One of these drawbacks is that these systems do not make it possible to obtain a proportional balance of the separation process and the fermentation process for different concentrations of waste water, while simultaneously maintaining optimum economic and operating parameters. The degree of efficiency of the separation depends in particular on the dimensions of the separation surface, while the fermentation depends, among other things, on the capacity of the fermentation compartment. Consequently, for different concentrations of the waste water, there are different optimum ratios between these parameters which, in currently known systems, leads to substantially different constructions for different waste water.
In this case, in many types of systems, dimensional factors still come into play in the event of changes in efficiency (area and capacity depend differently on dimensions), these construction changes also requiring different capacities for the purification facilities. All these characteristics lead to a series of difficulties of a technical nature such as, for example, different hydraulic conditions of the system, constructions and projects or specific adaptations of the different systems, hence less possibility of producing a standard model and consider manufacturing on an industrial scale. Obviously, these difficulties are also reflected in the economic parameters.
Another drawback of systems of this type currently known resides in the fact that, in the case of activation by aeration, it is not possible to envisage an aeration system comprising a deeply immersed turbine stirring device which, in the systems known aeration systems, ensures the maximum degree of efficiency (by the expression "turbine agitation device" means a system causing intensive suction in the axial direction and centrifugation of the liquid in the radial direction).
This disadvantage arises from the fact that, in these reactors, the separation efficiency depends on the nature of the flow in the fermentation compartment, while a turbine agitation device submerged deep in the fermentation compartment gives conditions completely different from those obtained with other aeration devices used in these reactors. A consequence of this characteristic is a large consumption of energy during the operation.
The aforementioned drawbacks are avoided to a large extent by means of a biological water treatment reactor
with separation of the suspension by means of a fluid and automatic return of the activated sludge to the fermentation compartment according to the invention comprising a receptacle provided with a casing advantageously of the circular type where, by means of an inclined partition in the upper part of the container, having essentially the shape of a funnel in the normal or inverted position, the container is subdivided, above this partition, into a compartment for filtration by means of a fluid and, below the partition , in a fermentation compartment, the compartment provided for filtration by means of a fluid comprising, in its lower part, an inlet offering hydraulic resistance and allowing the entry of treated water coming from the fermentation compartment into the compartment for the fermentation. fluid filtration with, simultaneously,
a descent of the coagulated suspension maintained in the fluid layer of this com - �
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fermentation in which a device for moving the liquid therein is provided, thereby causing, near the inlet of the compartment for the filtration by fluid, a flow having a downward component.
Advantageously, below this partition, in the fermentation compartment, by means of another partition, a straightening channel open at both ends and which, in its lower part, opens into the entrance of the compartment for fluid filtration. As a device for setting the liquid in motion, a turbine stirring device is advantageously used in the suction zone from which a supply of an oxidation medium opens; in this case, inside the fermentation compartment, provision is made
rebounding walls preventing circular movement in this compartment.
Examples of constructions of the reactor according to the invention are illustrated in the accompanying drawings in which
Figures 1 and 2 illustrate, in a vertical axial section, two different variants of the reactor.
The reactor shown in FIG. 1 comprises a vessel of circular type provided with a casing 1 and with a cover 14. Through the partition 2 provided in the upper part of the vessel, the reactor compartment is subdivided into two compartments of work, in particular in a fermentation compartment A in which the microbiological processes of water purification take place, as well as in a compartment F provided for filtration by fluid and serving to separate the suspension from the activated sludge formed in the compartment of fermentation A during the water purification process. The partition 2 has the shape of a funnel and it is located in the upper part of the reactor, the fermentation compartment A being located below this partition 2, while the compartment F for the fluid filtration is located above. .
Below the partition 2, in the fermentation compartment A, another partition 4 delimits a rectifying channel G which is open at both ends and which communicates, in its lower part and via the central inlet 3, with the compartment F for fluid filtration. The partition 4 is also funnel-shaped and it is arranged concentrically with the partition 2, the straightening channel G formed by the two walls 2 and 4 widening downwards. As a device 5 with a view to setting the liquid contained in the fermentation compartment in motion, in the embodiment illustrated in FIG. 1, there is indicated a turbine stirring device located in the axis of the reactor and close to it. the bottom.
Below the device 5 for setting the liquid in motion, an oxidation medium is supplied through a supply line 6, so that the device 5 is at the same time part of the oxidation system of the reactor.
The interior structure of the reactor also makes it possible to use another device 5 to set the liquid in motion, both with and without a feed of the oxidation medium, for example, a propeller stirring device or a mixed lifting device. air / water provided near the periphery of the reactor. If, for this purpose, a turbine agitation device is employed, the fermentation compartment 5 is equipped with rebound walls 7 in order to prevent a circular movement of the liquid. In addition, the reactor comprises a tubular duct 8 for the discharge of the excess sludge out of the fermentation compartment A. In the fermentation compartment, also opens the feed pipe 10 of the waste water to be purified.
In the upper part of the fermentation compartment A, there are ventilation ducts 9 which, in the example shown, open into a compartment 0 separated, by a partition 12, from the compartment F for filtration by fluid and comprising a cover 14. In its upper part, compartment 0 comprises a duct 13 for the evacuation of gases and, in its lower part, an evacuation duct 15 opening into the fermentation compartment A.
The described system works as follows:
the liquid containing organic matter, generally waste water having a high organic matter content, is brought into the fermentation compartment A through the supply line 10. Thanks to the structure of the fermentation compartment A, purification can be carried out water both in the case of a sufficient content and in the case of an insufficient oxygen content for the fermentation process. The difference in [pound] reactors for the two fermentation processes lies only in the supply of the oxidizing medium for the aerobic water purification processes. An example of aerobic water purification is the process
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with insufficient oxygen content is denitrification of waste water. The reactor shown in Figure 1 is suitable for aerobic purification of water by activation and, therefore, it is equipped with a feed 6 of the oxidation medium, for example, air or concentrated oxygen. As a device 5 for setting the liquid in motion, a turbine stirring device is used serving, on the one hand, to create the necessary flow in the fermentation compartment A while, on the other hand, it forms a source of turbulence to increase the efficiency of the admitted oxygen or other gaseous oxidation medium in the liquid. A turbine agitation device is particularly suitable for this purpose, since
most of the energy required to drive this stirring device is harnessed to create turbulence, thus achieving a high oxidation capacity with a high degree of efficiency in the process.
The turbine agitation device creates, in the axis
from the fermentation compartment A, a vertical flow in the direction of this stirring device, as well as a radial flow relative to this device in its assembly plane. The oxidation medium is brought, via a supply pipe 6, into the suction zone of the turbine agitation device. The rebound walls 7 provided in the fermentation compartment A near the casing 1 prevent the liquid from making a circular movement in the compartment and
they ensure rectification of the flow of liquid containing
the oxidizing medium dispersed in a vertical stream along
of the casing 1. In the upper part of the fermentation compartment A, the updraft turns into a downward current inclined towards the axis of the fermentation compartment A, then it descends along this axis towards the suction duct of the turbine agitation device. During this flow,
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<EMI ID = 4.1> <EMI ID = 5.1> the aeration ducts 9. Part of the downward flow of the liquid freed of air enters the rectifier channel
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the partition 2 of the fermentation compartment A and of the compartment F for the filtration by fluid. The liquid stream in the rectifying channel G has the same direction as the main stream I liquid in the fermentation compartment A below the partition 4. The rectifying channel G is intended to reduce the flow velocity of the liquid. near the inlet 3 above which the fermentation compartment A is connected to the compartment F for fluid filtration. Reducing the flow velocity near inlet 3 prevents annoying vortices from forming in compartment F for fluid filtration, while also ensuring a high
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fluid filtration. The straightening channel G widens [downwards, thus partially compensating for the reduction in
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black. When flowing through the rectifying channel G, part of the slurry is separated from the liquid, thus helping to increase the degree of efficiency of the separation process in the compartment F for the fluid filtration, since both a part of the coagulated suspension is returned directly to the fermentation compartment. From the rectifying channel G, the water containing the slurry of activated sludge flakes enters, via inlet 3, into compartment F for fluid filtration.
During filtration in the fluid layer, the flake suspension coagulates, thus causing sedimentation of the heavier particles of the suspension under the effect of gravity, these particles falling, via inlet 3, into the straightening channels G where, thanks to the downdraft created there, the coagulated suspension is returned to the fermentation compartment A.
The water filtered by fluid filtration is discharged through collecting channels 11 provided in the upper part of compartment F for fluid filtration. The excess sludge is drained periodically during a short stoppage of agitation in fermentation compartment A.
The tubular pipe 8 is used for the evacuation of the sludge. During the purification of concentrated waste water "" "" "in which a large quantity of foam forms, the reactor is completed by the separate compartment 0, by a partition
12, compartment F for fluid filtration. In its upper part, compartment 0 is closed by a cover
14 and it comprises a tube 13 in order to evacuate the gases out of the reactor. Compartment 0 is used to thicken, by gravity,
the foam entering this place through the aeration ducts 9 with the gases coming from the fermentation compartment A. Under the effect of gravity, the condensed foam returns, via the exhaust duct 15, into the fermentation compartment A .
Compartment 0 can also be used to collect the concentrated oxygen not consumed when the latter is used as an oxidation medium. Unconsumed oxygen which contains gases formed during the sedimentation process
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to another reactor, thus increasing the efficiency of its use.
The reactor according to the invention is by no means limited to an application for the aerobic purification of waste water.
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fermentation process with insufficient oxygen content. For this use of the reactor, the fermentation compartment A receives no oxygen or receives only an insufficient amount to create aerobic conditions for a fermentation process. For this purpose, the most advantageous device 5 for moving the liquid in the fermentation compartment A is, for example, a propeller stirring device or a mixed lifting device, air / water in which enters a small amount of oxygen.
The two devices mentioned 5 for setting the liquid in motion create in the fermentation compartment A a flow similar to that obtained by using a turbine stirring device, thus ensuring the necessary current in the rectifying channel G for the purpose of achieve fully efficient separation in compartment F for fluid separation.
The reactor shown in Figure 2, in which the same elements are designated by the same reference numerals, is mainly suitable for large capacity reactors. It differs from the embodiment shown in Figure 1 in that, in its upper part, the compartment F for filtration by fluid is arranged on the periphery of the container with the casing 1. In its upper part, the shell 1 of the reactor turns into a funnel. The partition 2 separating the fermentation compartment A from the compartment F for the filtration by fluid has the shape of an inverted funnel ending, in its upper part, with a cover 14 and a duct 13 for the evacuation of the gases.
The lower edges of the partition 2 and of the casing 1 define the inlet 3 connecting the compartment F for filtration by fluid to the fermentation compartment A. The fermentation compartment A comprises a device 5 for setting the liquid in motion , this device serving at the same time to disperse the oxidation medium and to increase the turbulence of the liquid. As a device 5 for setting the liquid in motion, in this case, a turbine stirring device is used, the oxidation medium being brought, through a supply duct 6, into the suction zone of this. device 5. Inside the fermentation compartment A, there is provided, concentrically with the turbine agitation device 5, a partition 4 penetrating into the zone of the radial flow of the liquid relative to the turbine agitation device 5 .
In addition, in the compartment
fermentation A, rebound walls 7 are provided for the purpose of preventing a circular movement of the liquid in the fermentation compartment A around the vertical axis of the latter. The inlet 3 of the compartment F for filtration by fluid is connected to the fermentation compartment A by means of a connection channel P formed by a wall 16 and the casing 1. The connection channel P does not open into the fermentation compartment. fermentation A only where the liquid stream formed by the turbine agitation device 5 and the partition 4 is essentially directed downwards. The partition 4 is extended downwards to below the mouth of the connection channel P and, together with the wall 16, it forms
a rectification channel G whose dimensions are calculated
so that the intensity of the flow which prevails there does not cause any swirling in the connecting channel P, while contributing to return, into the fermentation compartment A, the coagulated suspension coming from the compartment F for filtration by fluid. In this embodiment, the closed compartment 0 is located only above the central fermentation compartment A.
The operation of the reactor shown in the figure
2 is similar to that of the reactor shown in Figure 1. By arranging the compartment F for the fluid filtration on the periphery of the upper part of the reactor, the separation area of the compartment F for the fluid filtration can be increased by the enlargement of the casing 1 in the form of a funnel in the upper part of the reactor. In that case. also, the connection channel P makes it possible to use a turbine agitation device as a device 5 in order to set the liquid in motion in the fermentation compartment A. As in the reactor shown in FIG. 1, in this case also, the reactor shown in Figure 2 can be used for purification processes other than aerobic processes, for example, for denitrification with insufficient amount of oxygen.
In this case, as a device 5 for setting the liquid in motion, it is possible to use a mixed water / air lifting device or a stirring device with: propeller with low supply of oxygen from the air, this device ensuring. sufficient liquid movement in the event of insufficient oxygen content in the liquid for microbiological processes
fermentation. By closing the fermentation compartment A
and by equipping it with a highly efficient mechanical oxidation system, concentrated oxygen can also be economically exploited as an oxidation medium in aerobic water purification processes. The shape of the reactor is not limited to a casing 1 of the circular type which is advantageously employed for a metal casing, but this reactor may also have another cross section, for example, a square cross section when the casing 1 is made, for example, of reinforced concrete.
The reactor according to the invention offers a series of advantages. The relationship between the dimensions of the separation surface and the dimensions of the activation compartment can easily be changed by changing the height of the reactor shell without, however, making significant changes to the construction, flow conditions and, therefore, the efficiency also remains unchanged. Therefore, specific systems standardized for different concentrations of waste water can be employed.
Since the reactor has a shape offering possibilities of adaptation, for reactors of different capacity, an optimum type of construction can be used; for example, for small reactors comprising a circular-type casing, it is possible to advantageously employ a reactor of a light assembly made up of easily transportable segments, which can be produced in series and already be coated, at the manufacturer, with a layer complete with surface protection. As a result, mass production can be considered, while reducing transport and assembly costs. At the same time, significant savings are thus made.
Due to the shape of the reactor, relatively moderate conditions are imposed on the bottom surface, which is particularly advantageous when constructing clarification devices in existing plants where there is little space. Since the fermentation compartment can be easily closed, this reactor also makes it possible to carry out fermentation processes with insufficient supply of oxygen, for example, in the case of denitrification. The possibility of using a deeply submerged turbine agitation device helps to ensure a high degree of efficiency when aerating.
<EMI ID = 12.1>
summation of energy. In addition, in the case of waste water