CH633238A5 - WASTEWATER TREATMENT. - Google Patents

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CH633238A5
CH633238A5 CH977878A CH977878A CH633238A5 CH 633238 A5 CH633238 A5 CH 633238A5 CH 977878 A CH977878 A CH 977878A CH 977878 A CH977878 A CH 977878A CH 633238 A5 CH633238 A5 CH 633238A5
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CH
Switzerland
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contactor
liquid
wastewater
biological
adsorbent
Prior art date
Application number
CH977878A
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French (fr)
Inventor
Vincent Knopp
Walter Jun Burant
Original Assignee
Sterling Drug Inc
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/1205Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1226Particular type of activated sludge processes comprising an absorbent material suspended in the mixed liquor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Description

Cette invention concerne un procédé de traitement d'eaux usées avec un agent adsorbant et un contacteur biologique rotatif. This invention relates to a method of treating wastewater with an adsorbing agent and a rotary biological contactor.

On dispose de plusieurs méthodes pour le traitement biologique des eaux usées municipales et industrielles. Les méthodes couramment utilisées sont le procédé de boues activées utilisant l'air et l'oxygène pur et le filtre à ruissellement (filtre bactérien). Plus récemment, le contacteur biologique rotatif, par exemple comme celui décrit dans le brevet des E.U.A. N° 3557954, a trouvé une application dans laquelle une série de disques portés par un arbre commun tournent dans la masse des eaux usées, alternativement en immergeant dans le liquide une pellicule biologique formée sur le disque et en exposant la pellicule à l'air au-dessus du liquide pour obtenir l'oxygène destiné à maintenir une pellicule biologique sur la surface du disque pour effectuer l'oxydation biologique des eaux usées. Une consommation d'énergie réduite pour le transfert d'oxygène est obtenue dans un tel système qui peut être conçu pour diverses applications allant de l'élimination de la DBOs carbonée ordinaire (DBOs=demande biologique en oxygène à 5 d) à la nitrification biologique. Several methods are available for the biological treatment of municipal and industrial wastewater. The commonly used methods are the activated sludge process using air and pure oxygen and the trickle filter (bacterial filter). More recently, the rotary biological contactor, for example like that described in the US patent. N ° 3557954, has found an application in which a series of discs carried by a common shaft rotate in the mass of waste water, alternately by immersing in the liquid a biological film formed on the disc and exposing the film to air at above the liquid to obtain the oxygen intended to maintain a biological film on the surface of the disc to carry out the biological oxidation of the waste water. Reduced energy consumption for oxygen transfer is obtained in such a system which can be designed for various applications ranging from the elimination of ordinary carbon-based BODs (BODs = biological oxygen demand at 5 d) to biological nitrification .

Le concept général consistant à faire passer les eaux usées à contre-courant du charbon activé se déplaçant continuellement pour éliminer les matières organiques de l'eau est décrit dans le brevet des E.U.A. No 3763040. The general concept of passing wastewater against the flow of continuously moving activated carbon to remove organic matter from the water is described in the U.S. Patent. No 3763040.

Plus récemment, il a été suggéré d'ajouter du charbon activé en poudre au procédé utilisant des boues biologiques pour améliorer les caractéristiques du système de boues activées, comme décrit dans le brevet des E.U.A. N° 3904518. Les bénéfices revendiqués sont une stabilité améliorée, une meilleure séparation du liquide et des solides et un degré de traitement supérieur. Le procédé décrit dans le brevet des E.U.A. N° 3904518 est un système de contact de bouillie en suspension, en un seul stade, dans lequel le charbon est mis en contact seulement avec la concentration à l'équilibre de matières organiques adsorbables des eaux usées en présence de boues activées. Pour un contact plus efficace du charbon avec les substances adsorbables, il est indiqué d'effectuer un contact à contre-courant avec l'eau pour exposer le charbon par portions ou continuellement à une concentration supérieure de substances adsorbables dans les eaux usées. More recently, it has been suggested to add powdered activated carbon to the process using biological sludge to improve the characteristics of the activated sludge system, as described in the U.S. Patent. N ° 3904518. The claimed benefits are improved stability, better separation of liquid and solids and a higher degree of treatment. The process described in the U.S. patent. No. 3904518 is a single-stage suspension slurry contact system in which the carbon is brought into contact only with the equilibrium concentration of adsorbable organic matter in the wastewater in the presence of activated sludge. For more effective contact of carbon with adsorbable substances, it is advisable to make a counter-current contact with water to expose the carbon in portions or continuously to a higher concentration of adsorbable substances in the wastewater.

La publication de brevet japonais N° 139169/76 décrit une méthode de traitement biologique des eaux usées, comprenant le contact des eaux usées avec du charbon activé fixé à la surface d'un lit ou d'un disque fixe. Japanese Patent Publication No. 139169/76 describes a method for the biological treatment of wastewater, comprising contacting the wastewater with activated carbon attached to the surface of a fixed bed or disc.

Au fur et à mesure du développement d'exigences de traitement des eaux usées plus importantes, il est devenu nécessaire de consommer de plus grandes quantités d'énergie. Par exemple, quand on désire l'oxydation des matériaux azotés réduits, les exigences en oxygène sont nettement accrues et nécessitent une plus grande consommation d'énergie. En outre, les durées de séjour plus longues des cellules entraînent une transformation plus importante de la masse cellulaire en C02 et H20, nécessitant un transfert d'oxygène et une consommation d'énergie encore plus importants. En outre, les exigences de traitement plus contraignantes peuvent rendre nécessaire l'addition d'un traitement tertiaire pour éliminer les substances organiques résiduelles ainsi que toutes substances organiques toxiques présentes dans les eaux usées. As more and more wastewater treatment requirements have developed, it has become necessary to consume larger amounts of energy. For example, when the oxidation of reduced nitrogenous materials is desired, the oxygen requirements are markedly increased and require greater energy consumption. In addition, the longer residence times of the cells lead to a greater transformation of the cell mass into CO 2 and H 2 O, requiring an even greater transfer of oxygen and energy consumption. In addition, more stringent treatment requirements may make it necessary to add a tertiary treatment to remove residual organic substances as well as any toxic organic substances present in the wastewater.

L'invention concerne un procédé de traitement des eaux usées comprenant les étapes suivantes qui consistent: The invention relates to a method for treating wastewater comprising the following steps which consist of:

a) à mettre les eaux usées formant un courant dans une zone de traitement en contact avec une série de surfaces alternativement immergées dans le liquide et dans le gaz, généralement l'air, qui se trouve au-dessus du liquide, pendant une période d'au moins 'A h en ajoutant au contacteur un adsorbant pouvant adsorber les impuretés du liquide, et b) à enlever les solides en suspension dans la zone de contact à une vitesse quivalant à la vitesse à laquelle les solides s'accumulent dans le contacteur. a) putting the wastewater forming a current in a treatment zone in contact with a series of surfaces alternately immersed in the liquid and in the gas, generally the air, which is above the liquid, for a period d 'at least' A h by adding to the contactor an adsorbent capable of adsorbing impurities in the liquid, and b) removing the suspended solids in the contact zone at a speed equivalent to the speed at which the solids accumulate in the contactor .

L'agent adsorbant préféré est le charbon activé en poudre, bien que l'on envisage l'utilisation de charbon activé en grains ou d'autres . adsorbants comme la terre à foulon, la cendre volante, etc. Un intervalle préféré de concentration en adsorbant est de 25 à 5000 mg/1. The preferred adsorbent is powdered activated carbon, although the use of grain activated carbon or the like is contemplated. adsorbents such as fuller's earth, fly ash, etc. A preferred range of adsorbent concentration is 25 to 5000 mg / l.

On va maintenant décrire l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels: The invention will now be described with reference to the accompanying drawings in which:

les fig. 1 et 2 représentent le procédé de base, et les fig. 3,4 et 5 illustrent des modes de réalisation détaillés permettant d'effectuer le contact à contre-courant de la suspension de biomasse et de charbon avec la phase liquide. fig. 1 and 2 show the basic process, and Figs. 3,4 and 5 illustrate detailed embodiments making it possible to effect countercurrent contact of the suspension of biomass and of coal with the liquid phase.

Considérons la fig. 1 ; les eaux usées brutes pénétrant en 10 subissent un traitement préliminaire consistant en un tamisage et une élimination des déchets dans un dispositif 12 approprié et passent à une étape de traitement primaire éventuel consistant normalement en une simple sédimentation en 14 où les solides flottants en suspension et les solides décantés peuvent être enlevés, comme par la conduite 16, et rejetés par des moyens classiques 18. Les eaux usées décantées traversent ensuite une conduite 20 jusqu'à un bassin 22 dans lequel une série de disques 24 sont montés sur un arbre commun 25 et sont mis en rotation par des moyens appropriés pour se trouver alternativement dans le liquide du bassin et dans l'espace gazeux au-dessus du liquide. Normalement, l'écoulement dans le bassin se fait dans un sens parallèle à l'arbre et perpendiculaire au plan des disques rotatifs. Dans certains cas, l'écoulement est perpendiculaire à l'arbre et parallèle aux disques rotatifs. Consider fig. 1; the raw sewage entering 10 undergoes a preliminary treatment consisting of sieving and elimination of the waste in a suitable device 12 and passes to a possible primary treatment stage normally consisting of a simple sedimentation at 14 where the floating solids in suspension and the decanted solids can be removed, as via line 16, and discharged by conventional means 18. The decanted wastewater then passes through a line 20 to a tank 22 in which a series of discs 24 are mounted on a common shaft 25 and are rotated by suitable means to be alternately in the liquid of the basin and in the gas space above the liquid. Normally, the flow in the basin is in a direction parallel to the shaft and perpendicular to the plane of the rotating discs. In some cases, the flow is perpendicular to the shaft and parallel to the rotating discs.

On ajoute du charbon activé en poudre au mélange dans le bassin comme en 26 par exemple, pour permettre l'adsorption des substances biodégradables et non biodégradables contenues dans les eaux usées. Le taux d'addition du charbon varie selon le degré de traitement nécessaire ainsi que selon la composition et les caractéristiques de la substance adsorbable contenue dans les eaux usées. Normalement, de 10 à 500 mg/1 d'eaux usées traitées sont nécessaires mais, pour certaines eaux usées industrielles, des quantités aussi importantes que 5000 mg/1 d'eaux usées peuvent être nécessaires. Activated charcoal powder is added to the mixture in the tank as in 26 for example, to allow the adsorption of biodegradable and non-biodegradable substances contained in the wastewater. The rate of addition of carbon varies according to the degree of treatment required as well as according to the composition and the characteristics of the adsorbable substance contained in the wastewater. Normally 10 to 500 mg / l of treated wastewater is required, but for some industrial wastewater, as large as 5000 mg / l of wastewater may be required.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

633 238 633,238

La pellicule formée sur la surface du disque consiste en un mélange de biomasse et d'adsorbant (charbon activé). On a observé de façon surprenante que la pellicule a la propriété inhabituelle d'accumuler l'adsorbant dans sa structure, en entraînant ainsi l'adsorbant sur la surface du disque avec la biomasse. Le rapport de la masse d'organismes biologiques au charbon activé dépendra essentiellement du temps de séjour des matières solubles dans le système et de la composition des eaux usées que l'on introduit dans le système. On verra, d'après les exemples qui suivent, que l'adsorbant non seulement aide à enlever les matières adsorbables des eaux usées, mais a également l'effet d'augmenter de façon substantielle la durée de séjour des substances adsorbables et lentement biodégradables, et a également l'effet d'augmenter de façon importante le temps de séjour global des matières solides dans le système. The film formed on the surface of the disc consists of a mixture of biomass and adsorbent (activated carbon). It has surprisingly been observed that the film has the unusual property of accumulating the adsorbent in its structure, thereby entraining the adsorbent on the surface of the disc with the biomass. The mass ratio of biological organisms to activated carbon will essentially depend on the residence time of soluble materials in the system and the composition of the wastewater that is introduced into the system. It will be seen from the following examples that the adsorbent not only helps to remove the adsorbable matter from the waste water, but also has the effect of substantially increasing the residence time of the adsorbable and slowly biodegradable substances, and also has the effect of significantly increasing the overall residence time of the solids in the system.

Cet effet est intéressant quand on désire la nitrification (oxydation biologique de l'azote ammoniacal), car il permet l'accumulation des bactéries nitrifiantes à croissance lente. This effect is interesting when you want nitrification (biological oxidation of ammoniacal nitrogen), because it allows the accumulation of slow-growing nitrifying bacteria.

Un autre avantage inattendu provenant de l'addition de charbon activé à la zone de contact du contacteur biologique rotatif est la tendance du charbon à réduire le moussage. Dans de nombreuses applications, la vitesse de rotation du contacteur est limitée, entre autres choses, par la tendance au moussage qui se produit dans le contacteur. Le moussage peut se produire en raison de la présence dans les eaux usées de substances tensio-actives ou en raison de la présence de matériaux organiques exogènes tensio-actifs produits par les organismes eux-mêmes. Comme la plupart, si ce n'est la totalité, de ces matériaux sont adsorbés sur le charbon activé, le moussage est réduit ou éliminé, ce qui permet des vitesses de rotation plus élevées et un transfert d'oxygène concomitant plus élevé. Another unexpected benefit from the addition of activated carbon to the contact area of the rotary biological contactor is the tendency of the carbon to reduce foaming. In many applications, the rotational speed of the contactor is limited, among other things, by the foaming tendency that occurs in the contactor. Foaming may occur due to the presence in the wastewater of surface-active substances or due to the presence of exogenous surface-active organic materials produced by the organisms themselves. Like most, if not all, of these materials are adsorbed on activated charcoal, foaming is reduced or eliminated, allowing higher rotational speeds and higher concomitant oxygen transfer.

Un autre résultat surprenant de l'addition de charbon activé au contacteur biologique rotatif est l'effet de l'addition du charbon sur le taux global de transfert de masse de l'oxygène. Des mesures du taux global de transfert de masse d'oxygène (KLa) dans le contacteur montrent qu'il est de 25% supérieur à ceux obtenus dans le contacteur biologique normal. Le taux de transfert de masse amélioré a un double effet sur les caractéristiques du contacteur. Premièrement, un taux de transfert plus élevé permet des vitesses de rotation plus lentes et donc des coûts en énergie plus faibles; deuxièmement, le profil d'oxygène à travers la pellicule sur le disque est amélioré en fournissant une pénétration plus profonde dans la pellicule avec une masse biologique aérobie active résultante plus grande. Cet effet est particulièrement important dans les systèmes nitrifiants où les organismes nitrifiants doivent être exposés à des concentrations d'oxygène dissous supérieures à 0,5 mg/1 pour être efficaces. Another surprising result of the addition of activated carbon to the rotary biological contactor is the effect of the addition of carbon on the overall mass transfer rate of oxygen. Measurements of the overall oxygen mass transfer rate (KLa) in the contactor show that it is 25% higher than that obtained in the normal biological contactor. The improved mass transfer rate has a double effect on the characteristics of the contactor. Firstly, a higher transfer rate allows slower rotation speeds and therefore lower energy costs; second, the oxygen profile through the film on the disc is improved by providing deeper penetration into the film with a greater resulting active aerobic biological mass. This effect is particularly important in nitrifying systems where nitrifying organisms must be exposed to dissolved oxygen concentrations greater than 0.5 mg / 1 to be effective.

Bien que l'on puisse ajouter le charbon à divers points dans le bassin, on peut obtenir des avantages en ajoutant le charbon en divers points sur toute la longueur du bassin. Par exemple, comme représenté sur la fig. 3, si l'on ajoute le charbon uniformément sur la longueur du bassin et que l'on enlève les solides en 28,28-1,28-2 et 28-N sur la longueur, le contact par le charbon consiste essentiellement en une série de contacteurs à un seul étage. Le taux d'addition à chaque point peut varier pour maîtriser la charge de charbon de façon à satisfaire les exigences de traitement de chaque étage successif. Although charcoal can be added at various points in the basin, there are advantages to adding charcoal at various points along the length of the basin. For example, as shown in fig. 3, if the carbon is added uniformly along the length of the basin and the solids are removed at 28.28-1.28-2 and 28-N along the length, the contact by the carbon consists essentially of a series of single-stage contactors. The rate of addition at each point can vary to control the coal load so as to meet the processing requirements of each successive stage.

Comme on le sait, dans les systèmes d'adsorption, il est indiqué de charger plus efficacement l'adsorbant du produit adsorbé en déplaçant l'adsorbant à contre-courant du produit adsorbé. Dans les systèmes en suspension, cela est généralement effectué en prévoyant une étape de séparation après chaque étage de contact. Les solides séparés à chaque étage sont déplacés vers l'amont, à contre-courant du courant liquide. La fig. 4 montre comment cela peut être effectué dans un contacteur biologique rotatif, en introduisant l'adsorbant (charbon activé) à l'extrémité aval et en prévoyant un moyen permettant de déplacer le charbon vers l'amont, de telle sorte que les particules se séparant à la partie inférieure du contacteur tendent à se déplacer à contre-courant le long de la partie inférieure du bassin en fournissant un nombre quelconque d'étages à contre-courant équivalents, en fournissant ainsi une efficacité d'adsorption maximale du charbon. On peut utiliser divers moyens pour effectuer le mouvement à contre-courant des solides. Par exemple, les disques peuvent être montés dans une chambre ayant un fond en pente, de sorte que les particules en suspension ont tendance à se déplacer vers l'amont dès qu'elles sont déplacées à la partie inférieure de la chambre. As is known, in adsorption systems, it is indicated to charge the adsorbent more effectively with the adsorbed product by moving the adsorbent against the current of the adsorbed product. In suspended systems, this is generally done by providing for a separation step after each contact stage. The solids separated on each stage are moved upstream, against the flow of the liquid stream. Fig. 4 shows how this can be done in a rotary biological contactor, by introducing the adsorbent (activated carbon) at the downstream end and by providing a means making it possible to move the carbon upstream, so that the particles separating at the bottom of the contactor tend to move against the current along the bottom of the pool providing any number of equivalent counter-current stages, thereby providing maximum carbon adsorption efficiency. Various means can be used to effect the counter-current movement of the solids. For example, the discs can be mounted in a chamber having a sloping bottom, so that the suspended particles tend to move upstream as soon as they are moved to the lower part of the chamber.

Pour les systèmes dans lesquels l'écoulement est introduit perpendiculairement à l'arbre et parallèlement aux disques, une série d'arbres parallèles, tournant de telle sorte que le sens de rotation du disque dans le liquide soit à contre-courant de l'écoulement, produira un mouvement à contre-courant des solides dans le système. For systems in which the flow is introduced perpendicular to the shaft and parallel to the discs, a series of parallel shafts, rotating so that the direction of rotation of the disc in the liquid is against the flow , will produce a counter-current movement of solids in the system.

Ou bien la périphérie de chaque disque 24 peut être munie de lames 30, dirigeant l'écoulement net de solides à contre-courant, comme illustré sur la fig. 5. Une relation éventuelle existe entre l'angle d'attaque des lames, la vitesse effective du mouvement à contre-courant et la consommation d'énergie nécessaire pour faire tourner le disque. Or the periphery of each disc 24 may be provided with blades 30, directing the net flow of solids against the current, as illustrated in FIG. 5. A possible relationship exists between the angle of attack of the blades, the effective speed of the counter-current movement and the energy consumption necessary to rotate the disc.

Dans un autre mode de réalisation, le disque peut être conçu de telle sorte que sa périphérie prend la forme d'une vis avec un petit angle de pente de sorte que, quand le disque tourne, les solides sont poussés vers l'amont. La face aval peut rester plate ou prendre de préférence la forme correspondante de la face amont. In another embodiment, the disc can be designed so that its periphery takes the form of a screw with a small slope angle so that, when the disc rotates, the solids are pushed upstream. The downstream face can remain flat or preferably take the corresponding shape of the upstream face.

D'autres procédés d'obtention de l'écoulement à contre-courant seront évidents en étudiant les exemples suivants. Le principe fondamental impliqué dans ce qui précède est que l'agent adsorbant ajouté se déplace à contre-courant de la majeure partie du milieu liquide, en effectuant ici des charges d'adsorption supérieures. Other methods of obtaining counter-current flow will be evident by studying the following examples. The basic principle implied in the above is that the added adsorbing agent moves against the flow of most of the liquid medium, here carrying out higher adsorption charges.

En pratique, il n'est jamais possible d'effectuer une séparation totale des solides en suspension dans la chambre dans laquelle les disques tournent en raison de la turbulence créée par le disque en rotation. Pour obtenir une séparation améliorée, on prévoit éventuellement une chambre de repos à l'extrémité aval du contacteur comme en 32, fig. 2. La chambre de repos a un fond 34 fortement en pente qui dirige les solides en amont dans la région où les disques peuvent les diriger encore plus en amont. Ou bien on peut prévoir un mécanisme collecteur classique pour transporter matériellement les solides jusqu'à la région des disques pour le transfert à contre-courant en amont. In practice, it is never possible to completely separate the suspended solids in the chamber in which the discs rotate due to the turbulence created by the rotating disc. To obtain an improved separation, there is optionally provided a rest chamber at the downstream end of the contactor as in 32, fig. 2. The rest chamber has a strongly sloping bottom 34 which directs the solids upstream in the region where the discs can direct them even further upstream. Alternatively, a conventional collecting mechanism can be provided to transport the solids materially to the region of the discs for upstream transfer against the current.

De même, on peut prévoir un second clarificateur 36 pour mieux clarifier le courant liquide. Le matériau décanté dans ce clarificateur comme en 38, peut être dirigé à l'extrémité d'entrée de la chambre de contact comme par la conduite 39, fig. 1, ou bien il peut être mélangé au sous-écoulement du contacteur en 42 pour un autre traitement, par exemple régénération du charbon adsorbant ou rejet des solides. Similarly, a second clarifier 36 can be provided to better clarify the liquid stream. The material decanted in this clarifier as at 38, can be directed to the inlet end of the contact chamber as via line 39, fig. 1, or it can be mixed with the underflow of the contactor at 42 for another treatment, for example regeneration of the adsorbent carbon or rejection of the solids.

Le charbon vierge peut être ajouté au système pour effectuer le finissage de l'effluent dans le cas où l'on régénère le charbon épuisé. Virgin coal can be added to the system to finish the effluent in the event that spent coal is regenerated.

Le charbon épuisé en 42, ainsi que la biomasse associée, peut être éventuellement épaissi et rejeté par des moyens classiques 44, ou bien il peut être régénéré comme en 46 et renvoyé au contacteur pour la réintroduction dans l'étape de traitement à divers points du contacteur, via la conduite 48. The spent coal at 42, as well as the associated biomass, can optionally be thickened and rejected by conventional means 44, or it can be regenerated as at 46 and returned to the contactor for reintroduction into the treatment step at various points in the process. contactor, via line 48.

Les eaux usées traitées 40 peuvent ensuite être encore traitées par un filtre à sable classique 50 et désinfectées et déchargées dans le cours d'eau récepteur. Les matières solides en suspension capturées dans le filtre à sable peuvent être lavées en retour et renvoyées en amont à l'un quelconque des points amont du système représenté sur la fig. 1. D'autres configurations sont possibles. Par exemple, une nitrification biologique et une dénitrification biologique peuvent être obtenues en faisant fonctionner un premier stade dans des conditions aérobies pour effectuer l'oxydation de l'ammoniac et en utilisant un stade d'élimination de l'azote dans des conditions anaérobies pour effectuer la dénitrification de l'azote des nitrites et des nitrates en azote élémentaire. The treated wastewater 40 can then be further treated by a conventional sand filter 50 and disinfected and discharged into the receiving stream. The suspended solids captured in the sand filter can be washed back and returned upstream to any of the upstream points of the system shown in fig. 1. Other configurations are possible. For example, biological nitrification and biological denitrification can be obtained by operating a first stage under aerobic conditions to carry out the oxidation of ammonia and using a nitrogen elimination stage under anaerobic conditions denitrification of nitrogen from nitrites and nitrates to elemental nitrogen.

Les exemples suivants sont donnés pour illustrer le procédé. The following examples are given to illustrate the process.

Exemple 1: Example 1:

Le contacteur rotatif biologique de laboratoire consiste en 52 disques de polyéthylène de 25 cm de diamètre et de 6,3 mm The laboratory biological rotary switch consists of 52 polyethylene discs 25 cm in diameter and 6.3 mm

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

633238 633238

4 4

d'épaisseur suspendus à un arbre horizontal et placés dans un réservoir de 201 hémisphérique équipé d'un décanteur conique près de son extrémité de sortie. Lorsque les disques tournent, environ 40% de leur superficie est immergée dans le liquide. On dose à une extrémité du réservoir un effluent primaire d'égout domestique. Le liquide mélangé sort à l'extrémité opposée dans un clarificateur équipé d'une pale à mouvement lent. On utilise deux conduites de recyclage pour renvoyer les produits décantés épaissis du clarificateur et du décanteur conique à l'extrémité d'entrée du réservoir à des vitesses de 40 ml/min et 12 ml/min respectivement. thick suspended from a horizontal shaft and placed in a 201 hemispherical tank equipped with a conical decanter near its outlet end. When the discs spin, about 40% of their area is immersed in the liquid. A primary effluent from domestic sewer is metered at one end of the tank. The mixed liquid comes out at the opposite end in a clarifier equipped with a slow-moving blade. Two recycling lines are used to return the thickened decanted products from the clarifier and the conical decanter to the inlet end of the tank at speeds of 40 ml / min and 12 ml / min respectively.

On fait fonctionner initialement le système sur l'effluent primaire pendant 19 d pour accumuler des couches de biomasse sur les disques. Pendant les 8 d suivants, on obtient dans le système des données sur des échantillons prélevés continuellement. Au 28e jour d'opération, on ajoute près de l'entrée du réservoir 300 g de charbon activé. On soutire du cône quotidiennement, pendant les 38 d suivants, 11 de liqueur mixte et on ajoute au réservoir 15,0 g de charbon activé sec. On filtre la liqueur mixte contenant de la biomasse et du charbon. On obtient des poids de gâteaux de filtration secs compris entre 0,3 et 26,4 g. On maintient pendant toute l'expérience un débit d'alimentation d'environ 100 ml/min. On utilise des vitesses de rotation de 6 et 10 tr/min pour maintenir l'intervalle en oxygène dissous de 0,5 à 5,0 et de 0,6 à 6,0 mg/1 dans les systèmes sans et avec charbon. Les caractéristiques moyennes des courants sont données dans le tableau I. The system is initially operated on the primary effluent for 19 d to accumulate layers of biomass on the discs. During the next 8 d, data on samples continuously taken are obtained in the system. On the 28th day of operation, 300 g of activated charcoal are added near the entrance to the tank. 11 of mixed liquor are withdrawn from the cone daily for the next 38 d and 15.0 g of dry activated charcoal are added to the tank. The mixed liquor containing biomass and charcoal is filtered. We obtain dry filter cake weights between 0.3 and 26.4 g. A feed rate of approximately 100 ml / min is maintained throughout the experiment. Rotation speeds of 6 and 10 rpm are used to maintain the dissolved oxygen range of 0.5 to 5.0 and 0.6 to 6.0 mg / l in the charcoal and charcoal systems. The average characteristics of the currents are given in Table I.

On notera que le système fonctionnant avec le charbon présente une meilleure réduction de la DCO et de la DBOs ainsi qu'une meilleure nitrification que le système fonctionnant sans charbon. It will be noted that the system operating with carbon exhibits a better reduction in COD and BODs as well as better nitrification than the system operating without carbon.

Tableau I Table I

Sans charbon Without coal

Avec charbon With charcoal

Charge Charge

Effluent Effluent

Charge Charge

Effluent Effluent

DCO (mg/1) COD (mg / 1)

160 160

72 72

186 186

36 36

% de réduction de DCO % COD reduction

- -

54 54

- -

81 81

DBO (mg/1) BOD (mg / 1)

64 64

16 16

34 34

2 2

% de réduction de DBO % BOD reduction

- -

75 75

- -

94 94

Azote total Kjeldahl Total nitrogen Kjeldahl

(mg/1) (mg / 1)

43,3 43.3

31,9 31.9

50,5 50.5

14,4 14.4

% total de réduction % total reduction

d'azote Kjeldahl nitrogen Kjeldahl

- -

26 26

- -

71 71

Solides en suspension Suspended solids

(mg/1) (mg / 1)

32 32

24 24

38 38

9 9

Cendres en suspension Hanging ash

(mg/1) (mg / 1)

9 9

3 3

17 17

2 2

Azote ammoniacal (mg/1) Ammonia nitrogen (mg / 1)

- -

- -

39,8 39.8

10,5 10.5

Nitrites en azote (mg/1) Nitrite in nitrogen (mg / 1)

- -

1 1

0,1 0.1

1,5 1.5

Nitrates en azote (mg/1) Nitrates in nitrogen (mg / 1)

- -

1 1

1,5 1.5

27,8 27.8

Phosphore total (mg/1) Total phosphorus (mg / 1)

9,4 9.4

8,7 8.7

12,5 12.5

11,5 11.5

pH pH

7,3 7.3

7,3 7.3

7,2 7.2

6,6 6.6

Exemple 2 Example 2

On utilise l'appareil décrit dans l'exemple 1 avec un débit d'alimentation d'environ 200 ml/min pendant 30 d. On n'obtient pas de données comparatives pour le système sans charbon. Les valeurs pour la demande chimique en oxygène, la demande biologique en oxygène et les réductions de la teneur en azote Kjeldahl de ces systèmes sans charbon au débit d'alimentation plus rapide ne dépasseraient pas les chiffres obtenus pour le débit de 100 ml/min, indiqués dans l'exemple 1. Les poids de gâteaux de filtration secs quotidiens varient de 4,08 à 26,14 g et sont en moyenne de 11,50 g/d. Les données moyennes pour l'expérience à 200 ml/min sont données dans le tableau II. The apparatus described in Example 1 is used with a feed rate of approximately 200 ml / min for 30 d. No comparative data are available for the coal-free system. The values for the chemical oxygen demand, the biological oxygen demand and the reductions in the Kjeldahl nitrogen content of these carbon-free systems with a faster feed rate would not exceed the figures obtained for the flow rate of 100 ml / min, indicated in Example 1. The weights of daily dry filter cakes vary from 4.08 to 26.14 g and are on average 11.50 g / d. The average data for the experiment at 200 ml / min are given in Table II.

Tableau II Table II

Avec charbon With charcoal

Charge Charge

Effluent Effluent

DCO (mg/1) COD (mg / 1)

215 215

49 49

% de réduction de DCO % COD reduction

- -

77 77

DBOs (mg/1) BODs (mg / 1)

60 60

7 7

% de réduction de DBO % BOD reduction

- -

88 88

Azote total Kjeldahl (mg/1) Total nitrogen Kjeldahl (mg / 1)

48,9 48.9

12,7 12.7

% total de réduction d'azote Kjeldahl % total nitrogen reduction Kjeldahl

74 74

Solides en suspension (mg/1) Suspended solids (mg / 1)

45 45

7 7

Cendres en suspension (mg/1) Ash in suspension (mg / 1)

7 7

2 2

Azote ammoniacal (mg/1) Ammonia nitrogen (mg / 1)

40,2 40.2

5,2 5.2

Nitrites en azote (mg/1) Nitrite in nitrogen (mg / 1)

0,1 0.1

1,1 1.1

Nitrates en azote (mg/1) Nitrates in nitrogen (mg / 1)

1 1

23,2 23.2

Phosphore total (mg/1) Total phosphorus (mg / 1)

14,6 14.6

13,1 13.1

pH pH

6,9 6.9

6,9 6.9

On notera qu'en dépit du doublement du débit d'alimentation dans le système, on obtient des réductions de DB05 et de DCO comparables et une nitrification de l'azote ammoniacal comparable aux résultats de l'exemple 1. It will be noted that, despite the doubling of the feed rate in the system, comparable reductions in BOD5 and COD are obtained and nitrification of the ammoniacal nitrogen comparable to the results of Example 1.

Exemple 3 Example 3

On modifie l'appareil décrit dans l'exemple 1 pour obtenir un écoulement à contre-courant du charbon activé et de l'effluent d'eaux usées primaire. On déplace le décanteur conique à l'entrée du réservoir. Les suspensions de recyclage du clarificateur et du décanteur conique plus le charbon vierge sont introduits près de la sortie du réservoir. La suspension de charbon épuisée est soutirée quotidiennement du décanteur conique. On utilise des débits d'alimentation moyens de 111 ml d'effluent primaire par minute et de 9 mg de charbon activé par litre d'effluent. On enlève quotidiennement une moyenne de 16,1 g de solides secs. Les données analytiques moyennes sont données dans le tableau III. The apparatus described in Example 1 is modified to obtain a countercurrent flow of the activated carbon and the primary wastewater effluent. The conical decanter is moved to the inlet of the tank. The recycling suspensions for the clarifier and the conical settling tank plus the virgin coal are introduced near the outlet of the tank. The spent coal suspension is withdrawn daily from the conical settling tank. Average feed rates of 111 ml of primary effluent per minute and 9 mg of activated charcoal per liter of effluent are used. An average of 16.1 g of dry solids are removed daily. The average analytical data are given in Table III.

Tableau III Table III

Charge Charge

Effluent Effluent

DCO (mg/1) COD (mg / 1)

227 227

43 43

% de réduction de DCO % COD reduction

- -

81 81

DBOs (mg/1) BODs (mg / 1)

60 60

7 7

% de réduction de DBO % BOD reduction

- -

88 88

Azote total Kjeldahl (mg/1) Total nitrogen Kjeldahl (mg / 1)

48,9 48.9

12,7 12.7

% total de réduction d'azote Kjeldahl % total nitrogen reduction Kjeldahl

- -

74 74

Solides en suspension (mg/1) Suspended solids (mg / 1)

28 28

6 6

Cendres en suspension (mg/1) Ash in suspension (mg / 1)

2 2

1 1

Azote ammoniacal (mg/1) Ammonia nitrogen (mg / 1)

47,4 47.4

11,8 11.8

Nitrites en azote (mg/1) Nitrite in nitrogen (mg / 1)

0,1 0.1

0,5 0.5

Nitrates en azote (mg/1) Nitrates in nitrogen (mg / 1)

1,5 1.5

17,0 17.0

Phosphore total (mg/1) Total phosphorus (mg / 1)

16,0 16.0

14,7 14.7

pH pH

6,5 6.5

6,3 6.3

Exemple 4 Example 4

Pour illustrer l'effet de l'addition de charbon activé au contacteur sur le taux de transfert de masse global de l'oxygène, on effectue des essais selon les procédés décrits par Eckenfelder et Ford ["Expérimental Procédures for Process Design", «Water Pollution Control», Pemberton Press, Jenkins Publishing Co., Austin, Tex. (1970)] pour déterminer a, le rapport du taux de transfert de masse d'oxygène dans la suspension de charbon et de biomasse et dans la biomasse seule. Le tableau ci-dessous donne les valeurs a observées: To illustrate the effect of the addition of activated carbon to the contactor on the overall mass transfer rate of oxygen, tests are carried out according to the methods described by Eckenfelder and Ford ["Experimental Procedures for Process Design", "Water Pollution Control ", Pemberton Press, Jenkins Publishing Co., Austin, Tex. (1970)] to determine a, the ratio of the mass transfer rate of oxygen in the suspension of coal and biomass and in biomass alone. The table below gives the observed values:

K> a des eaux usées K> has wastewater

Alpha (a) = Alpha (a) =

KLa de l'eau du robinet Tap water

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

633238 633238

Eaux usées Waste

Système System

Système biologique Biological system

biologique plus charbon organic plus charcoal

Pharmaceutiques Pharmaceuticals

- -

2,43 2.43

Domestiques Domestic

0,82 0.82

1,27 1.27

Municipales/industrielles Municipal / industrial

0,81 0.81

1,05 1.05

L'addition de charbon a pour effet d'augmenter de façon rapport au système biologique et permet un transfert d'oxygène importante le taux de transfert de masse d'oxygène global (KLa) par 10 équivalant à des vitesses périphériques nettement réduites. The addition of carbon has the effect of increasing in relation to the biological system and allows a significant oxygen transfer the rate of transfer of mass of total oxygen (KLa) by 10 equivalent to significantly reduced peripheral speeds.

2 feuilles dessins 2 sheets of drawings

Claims (6)

633238633238 1. Procédé de traitement d'eaux usées, caractérisé par les étapes suivantes consistant: 1. Process for treating wastewater, characterized by the following stages consisting of: a) à mettre en contact les eaux usées formant un courant dans un contacteur biologique qui comporte une série de surfaces alternativement immergées dans le liquide et le gaz au-dessus du liquide, pendant une période d'au moins Vi h, en ajoutant au courant un adsorbant pouvant adsorber les impuretés du liquide, et b) à enlever du contacteur les matières solides en suspension accumulées à une vitesse équivalant à la vitesse à laquelle les matières solides s'accumulent dans le contacteur. a) contacting the wastewater forming a current in a biological contactor which comprises a series of surfaces alternately immersed in the liquid and the gas above the liquid, for a period of at least Vi h, by adding to the current an adsorbent capable of adsorbing impurities from the liquid, and b) removing from the contactor the suspended solids accumulated at a speed equivalent to the speed at which the solids accumulate in the contactor. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adsorbant est du charbon activé en poudre. 2. Method according to claim 1, characterized in that the adsorbent is powdered activated carbon. 2 2 REVENDICATIONS 3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ajoute l'adsorbant à l'extrémité aval du contacteur biologique et qu'il est déplacé par les surfaces du contacteur à contre-courant de la masse de l'écoulement liquide. 3. Method according to either of claims 1 or 2, characterized in that the adsorbent is added to the downstream end of the biological contactor and that it is displaced by the surfaces of the contactor against the current of the mass of the liquid flow. 4. Procédé selon l'une des revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que la quantité d'adsorbant ajoutée est comprise entre 25 et 5000 mg/1. 4. Method according to one of claims 1,2 or 3, characterized in that the amount of adsorbent added is between 25 and 5000 mg / 1. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on enlève les matières solides des eaux usées avant l'étape de contact. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solids are removed from the wastewater before the contact step. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les surfaces de contact consistent en une série de disques montés sur un arbre commun qui tournent de façon à immerger le disque et sa pellicule biologique associée alternativement dans le liquide et dans le gaz au-dessus du liquide. 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the contact surfaces consist of a series of discs mounted on a common shaft which rotate so as to immerse the disc and its associated biological film alternately in the liquid and in the gas above the liquid.
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