FR2490208A1 - WASTEWATER TREATMENT PROCESS USING ACTIVATED SLUDGE - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de traitement d'eaux usées. The present invention relates to a method for treating wastewater.
Les eaux usées subissent généralement dans les installations de traitement les plus récentes trois traitements d'épuration successifs, habituellement désignés traitements primaire, secondaire et tertiaire. Wastewater generally undergoes in the most recent treatment plants three successive treatment treatments, usually designated primary, secondary and tertiary treatment.
Le traitement primaire consiste généralement en une opération de décantation pour éliminer les particules solides les plus grosses. The primary treatment generally consists of a decantation operation to remove the larger solid particles.
Le traitement secondaire peut eAtre notamment un traitement biologique, habituellement appelé traitement par boues activées au cours duquel on injecte dans les eaux usées de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène, tel que de l'air ou de l'air enrichi en oxygène, voire de l'oxygène, pour provoquer le développement des microorganismes aux dépens des résidus présents dans les eaux usées et diminuer ainsi la Demande Biologique en Oxygène (DBO). The secondary treatment can be in particular a biological treatment, usually called activated sludge treatment during which oxygen or an oxygen-containing gas, such as air or enriched air, is injected into the wastewater. oxygen, or even oxygen, to cause the development of microorganisms at the expense of residues present in wastewater and thus reduce the Biological Oxygen Demand (BOD).
Le traitement tertiaire peut être un traitement de désinfection. A cet effet, on utilise avantageusement l'ozo- nation qui permet la destruction rapide des microorganismes et l'oxygénation de lteau sans y introduire de composés toxiques. Tertiary treatment can be a disinfection treatment. To this end, ozone is advantageously used which allows rapid destruction of microorganisms and oxygenation of water without introducing toxic compounds into it.
Toutefois, dans un tel traitement, les effluents gazeux provenant de la zone d'ozonation peuvent contenir encore de l'ozone qui peut être gênant vis-à-vis de lten- vironnement. Il convient alors soit de le diluer, soit de l'éliminer par destruction ou par absorption. However, in such a treatment, the gaseous effluents coming from the ozonization zone can still contain ozone which can be troublesome with regard to the environment. It should then either be diluted or eliminated by destruction or absorption.
Par ailleurs, ces effluents gazeux provenant de la zone d'ozonation contiennent normalement une proportion importante d'oxygène et l'on a déjà proposé dans le brevet
US 3 660 277 d'introduire ces gaz riches en oxygène dans la zone de traitement par les boues activées. Toutefois, selon ce brevet, les gaz que l'on réintroduit dans la zone de traitement par les boues activées doivent être dépourvus d'ozone. Furthermore, these gaseous effluents coming from the ozonization zone normally contain a significant proportion of oxygen and it has already been proposed in the patent
US 3,660,277 to introduce these oxygen-rich gases into the treatment zone with activated sludge. However, according to this patent, the gases which are reintroduced into the treatment zone with activated sludge must be devoid of ozone.
Or, la Demanderesse a découvert qu'il était non seulement possible de réinjecter dans la zone de traitement par les boues activées les effluents gazeux provenant du traitement d'ozonation et contenant de l'ozone, mais que cette réinjection d'ozone dans la zone de traitement par les boues activées permettait de diminuer la demande bio- logique en oxygène des eaux rejetées et de favoriser la décantation des boues dans le décanteur secondaire. Cela est particulièrement remarquable car l'on pouvait penser que l'ozone affecte très défavorablement le traitement par les boues activées en arrêtant le développement des microorganismes ou même en les détruisant. However, the Applicant has discovered that it is not only possible to reinject into the treatment zone with activated sludge the gaseous effluents originating from the ozonation treatment and containing ozone, but that this reinjection of ozone into the zone treatment with activated sludge made it possible to reduce the biological oxygen demand of the discharged water and to favor the settling of the sludge in the secondary settling tank. This is particularly remarkable because one could think that ozone very adversely affects the treatment with activated sludge by stopping the development of microorganisms or even by destroying them.
Plus généralement, la Demanderesse a découvert qu'une injection d'ozone dans la zone de traitement par les boues activées favorise l'épuration. On peut utiliser a cet effet de l'air ozoné ou de l'oxygène ozoné ou un gaz contenant de l'oxygène ozoné provenant d'un générateur d'ozone ou encore un effluent gazeux ozoné provenant soit, comme indiqué précédemment, d'une zone d'ozonation des eaux usées, soit d'une zone de traitement de gaz par l'ozone. Cette utilisation d'un tel effluent gazeux permet d'éviter les rejets d'ozone dans l'atmosphère ou les traitements habituellement utilisés pour éliminer cet ozone. More generally, the Applicant has discovered that an injection of ozone into the treatment zone with activated sludge promotes purification. For this purpose, it is possible to use ozonated air or ozonized oxygen or a gas containing ozonated oxygen originating from an ozone generator or else an ozonized gaseous effluent originating either, as indicated previously, from a wastewater ozonization zone, i.e. an ozone gas treatment zone. This use of such a gaseous effluent makes it possible to avoid the discharge of ozone into the atmosphere or the treatments usually used to eliminate this ozone.
La présente invention a donc pour objet un procédé de traitement d'eaux usées à l'aide de boues activées, caractérisé en ce que l'on injecte dans les eaux usées au cours de leur traitement par les boues activées, un gaz contenant de l'ozone. The present invention therefore relates to a process for treating waste water using activated sludge, characterized in that a gas containing l is injected into the waste water during its treatment with activated sludge. 'ozone.
Le traitement à l'aide des boues activées s'effectue de manière classique, par mélange des eaux usées avec des boues activées contenant des bactéries aérobies et inJection dans les eaux usées d'un gaz contenant de l'oxygène. Ce gaz peut être de l'air, de l'oxygène ou des mélanges gazeux contenant de l'oxygène. Le traitement s'effectue, généralement, dans un ou plusieurs bassins dans le ou lesquels est infecté le gaz contenant de l'oxygène. The treatment with activated sludge is carried out in a conventional manner, by mixing the waste water with activated sludge containing aerobic bacteria and injecting into the waste water a gas containing oxygen. This gas can be air, oxygen or gas mixtures containing oxygen. The treatment is generally carried out in one or more basins in which the oxygen-containing gas is infected.
L'injection d'un gaz contenant de l'ozone peut être effectuée dans les eaux traitées dans l'un au moins de ces bassins. Ceci peut être effectué par les moyens d'aération usuels. The injection of an ozone-containing gas can be carried out in the treated water in at least one of these basins. This can be done by the usual ventilation means.
On utilise avantageusement un gaz ayant une concentration de 0,5 à 3 g d'ozone par Nm3 de gaz. Advantageously, a gas having a concentration of 0.5 to 3 g of ozone per Nm 3 of gas is used.
Le gaz est utilisé avantageusement en une quantité fournissant de 5,10 3 à 5.10 1 g o3 par gramme de matières sèches et par heure. The gas is advantageously used in an amount providing from 5.10 3 to 5.10 1 g o3 per gram of dry matter and per hour.
On a représenté sur la figure unique le schéma d'un exemple d'installation de traitement des eaux utilisant le procédé selon la présente invention. The single figure shows a diagram of an example of a water treatment installation using the method according to the present invention.
Les eaux usées, qui peuvent être des eaux domestiques, semi-domestiques ou industrielles sont tout d'abord introduites par un conduit 1 dans une zone de décantation
A où elles subissent une décantation.Wastewater, which can be domestic, semi-domestic or industrial water, is first introduced through a conduit 1 into a settling zone
At which they undergo decantation.
Les eaux décantées sont envoyées par un conduit 2 dans une zone de traitement par boues activées B. The decanted water is sent via a pipe 2 to an activated sludge treatment area B.
Les eaux ainsi traitées dans la zone B sont envoyées,après décantation dans un décanteur secondaire B', dans une zone d'ozonation C par un conduit 3. Les eaux purifiées sont enfin évacuées par un conduit 4. The water thus treated in zone B is sent, after decantation in a secondary decanter B ', to an ozonization zone C by a conduit 3. The purified water is finally evacuated by a conduit 4.
La zone C est alimentée par un conduit 5 en un courant d'air (ou d'oxygène) contenant de l'ozone provenant d'un appareil producteur d'ozone D, lui-même alimenté en air (ou oxygène) par un conduit 6. Zone C is supplied by a duct 5 with a stream of air (or oxygen) containing ozone coming from an ozone producing apparatus D, itself supplied with air (or oxygen) by a duct 6.
Selon l'invention, l'effluent gazeux de la zone C est amené par un conduit 7 dans la zone de traitement par les boues activées B. According to the invention, the gaseous effluent from zone C is brought via a pipe 7 into the treatment zone with activated sludge B.
Cet effluent gazeux est injecté dans l'eau en cours de traitement par les boues activées. This gaseous effluent is injected into the water during treatment with the activated sludge.
De plus, un conduit 8 permet d'envoyer de l'appareil producteur d'ozone D à la zone de traitement par les boues activées B de l'air (ou de l'oxygène) contenant de l'ozone pour ajuster, si besoin est, la teneur en ozone dans la zone de traitement par les boues activées, ou pour fournir la totalité de l'ozone nécessaire. In addition, a conduit 8 allows the ozone producing device D to be sent to the zone for treatment with activated sludge B of air (or oxygen) containing ozone to adjust, if necessary. is, the ozone content in the activated sludge treatment area, or to provide all of the ozone needed.
L'installation peut en outre comprendre une zone E de traitement par ozonation de l'air recueilli dans les zones A ou B où se dégagent des odeurs désagréables, ou en provenance d'autres parties de la station d'épuration (digestion des boues, incinération des boues,...). Cet air est introduit dans la zone E par un conduit 9. The installation may also include an area E for ozone treatment of the air collected in areas A or B where unpleasant odors are emitted, or coming from other parts of the treatment plant (sludge digestion, incineration of sludge, ...). This air is introduced into zone E through a conduit 9.
Un courant de gaz contenant de l'ozone provenant de l'appareil producteur d'ozone D est introduit par un conduit 10 dans la zone E. L'effluent gazeux de la zone E est introduit apr un conduit il dans la zone de traitement
B par boues activées,
Il est à noter que l'on peut injecter les gaz contenant de l'ozone dans un ou plusieurs bassins de traitement par boues activées dans lesquels est également in jecté de l'air ou de l'oxygène. Ainsi les conduits 7, 8 et Il peuvent donc déboucher dans des zones différentes.A stream of ozone-containing gas from the ozone producing apparatus D is introduced via a conduit 10 into the zone E. The gaseous effluent from the zone E is introduced after a conduit il into the treatment zone
B by activated sludge,
It should be noted that the ozone-containing gases can be injected into one or more activated sludge treatment tanks into which air or oxygen is also injected. Thus the conduits 7, 8 and II can therefore open into different zones.
Chaque conduit peut également déboucher dans des zones différentes de traitement.Each conduit can also lead into different treatment zones.
Le procédé selon l'invention permet
- d'améliorer la décantabilité des# boues (diminution de l'indice de Mohlman),
- de diminuer la quantité de boues formées par kg de DBO éliminée,
- de diminuer la consommation en oxygène des boues par kg de DBO éliminée,
- d'améliorer le taux d'épuration, surtout en cas de surcharge massique, et
- d'éviter le rejet dans l'atmosphère d'effluents gazeux contenant de l'ozone. The method according to the invention allows
- improve the settleability of # sludge (decrease in the Mohlman index),
- reduce the amount of sludge formed per kg of BOD eliminated,
- reduce the oxygen consumption of the sludge per kg of BOD eliminated,
- improve the purification rate, especially in the event of mass overload, and
- avoid the discharge into the atmosphere of gaseous effluents containing ozone.
Les exemples suivants illustrent la présente in Invention. The following examples illustrate the present invention.
EXEMPlE 1
Un pilote à boues activées a été alimenté au laboratoire d'une part avec de l'air ozoné et, d'autre part, avec une solution synthétique. Celle-ci était composée d'éthanol, de NH4Cl et de Na2HPO4 (rapport D305/N/P en mg/l -de 350/28/5). EXAMPLE 1
An activated sludge pilot was fed to the laboratory on the one hand with ozonated air and, on the other hand, with a synthetic solution. This was composed of ethanol, NH4Cl and Na2HPO4 (D305 / N / P ratio in mg / l - from 350/28/5).
Le pilote a fonctionné à une charge massique de 0,47 kg de D305 par jour et par kg de MVS (matières volatiles des matières en suspension). La concentration des
MVS était de 2,5 mg/l et le temps de séjour de l'eau dans le réacteur de 6 heures.The pilot operated at a mass load of 0.47 kg of D305 per day and per kg of MVS (volatiles of suspended solids). The concentration of
MVS was 2.5 mg / l and the residence time of the water in the reactor 6 hours.
On a injecté 200 mgO3/h à la concentration de 1 go3/1. Une légère diminution des MVS, des MES (matières en suspension) et du taux d'épuration (rendement calculé à partir des DCO) a été observé pendant les 24 heures suivant l'injection d'ozone. Par contre, dès le 3ème jour d'alimentation en continu avec de l'air ozoné, les taux de i+VS, de WES et d'épuration étaient revenus à leurs valeurs initiales; dès le 5ème jour, le taux d'épuration est passé de 93 % avant ozonation à plus de 99 ,#. La mesure de l'activité des boues (par dosage de l'ATP) montre qu'aucune perturbation importante n'a été occasionnée par les conditions d'ozonation précitées. En outre, il a été observé une meilleure sédimentation des boues dans le décanteur secondaire. 200 mgO3 / h were injected at a concentration of 1 go3 / 1. A slight decrease in MVS, MES (suspended matter) and the purification rate (yield calculated from COD) was observed during the 24 hours following the injection of ozone. On the other hand, from the 3rd day of continuous feeding with ozonated air, the rates of i + VS, of WES and of purification had returned to their initial values; from the 5th day, the purification rate went from 93% before ozonation to more than 99, #. The measurement of the sludge activity (by assaying ATP) shows that no significant disturbance was caused by the aforementioned ozonation conditions. In addition, better sedimentation of the sludge was observed in the secondary settling tank.
EXEMPLE 2
Des essais ont été entrepris à l'échelle semiindustrielle en utilisant un bassin d'oxygénation des boues activées avec de l'air enrichi en oxygène, et quatre colonnes de contact pour ltozonation des eaux usées après traitement biologique secondaire. Le mélange contenant l'oxygène et l'ozone résiduel après ozonation, a été injecté dans le pilote à boues activées.EXAMPLE 2
Trials have been undertaken on a semi-industrial scale using an oxygenation tank for activated sludge with air enriched in oxygen, and four contact columns for the ozonation of wastewater after secondary biological treatment. The mixture containing oxygen and residual ozone after ozonation was injected into the activated sludge pilot.
Malgré une augmentation de 28,3 % de la charge massique (soit CM = 0,46), l'adjonction d'ozone à la concentration de 2,78 mgO3/Nl (soit 9,8 x lO#2gO3/g de matière sèche par heure) s'est traduite par
- une augmentation
- du rendement de la DCO de 6 (taux d'épura
tion = 86 ,ct)
- du rendement de la D305 de 4 ss (taux d'épura
tion = 96 %)
une diminution
- de l'oxygène consommé par kg de DBO5, éliminée
de 13,5 % (soit O, 96)
- de l'indice de Mohlman de 9 ss (soit 217).Despite a 28.3% increase in mass load (i.e. CM = 0.46), the addition of ozone at the concentration of 2.78 mgO3 / Nl (i.e. 9.8 x 10 # 2gO3 / g of material dry per hour) resulted in
- a raise
- the COD yield of 6 (purified rate
tion = 86, ct)
- the performance of the D305 of 4 ss (purity rate
tion = 96%)
a decrease
- oxygen consumed per kg of BOD5, eliminated
13.5% (i.e. O.96)
- the Mohlman index of 9 ss (or 217).
EXEMPLE 3
On a opéré comme à l'exemple 2.EXAMPLE 3
We operated as in Example 2.
En doublant la charge massique (0,70 au lieu de 0,35) et en renvoyant de l'oxygène ozoné de la zone d'ozonation contenant 0,65 mgO3/Nl on a obtenu
- une augmentation
- du rendement d'élimination des I#S de 10,5 ss
(taux d'épuration = 87 %)
- du rendement d'élimination de la DCO de 2,5 ss
(taux d'épuration = 84 )
- une diminution
- du pourcentage de boues produites de 3,6 ss
- de l'oxygène consomme par kg de DBO5 éliminée
(12 % aulieu de 23 )
- de la quantité de boues produites par kg de
D305 éliminée (13 % au lieu de 25 %). By doubling the mass load (0.70 instead of 0.35) and returning ozonated oxygen from the ozonization zone containing 0.65 mgO3 / Nl, we obtained
- a raise
- I # S elimination yield of 10.5 ss
(purification rate = 87%)
- the COD removal yield of 2.5 ss
(purification rate = 84)
- a decrease
- the percentage of sludge produced of 3.6 ss
- oxygen consumed per kg of BOD5 eliminated
(12% instead of 23)
- the quantity of sludge produced per kg of
D305 eliminated (13% instead of 25%).
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