FR2550522A1 - Process for waste water purification - Google Patents

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Abstract

Process for waste water purification employing the activated sludge purification principle and the sequential treatment method. It is applied in a set of three vessels, each equipped with aeration devices and operating in accordance with offset sequences, so that there is continuously one vessel operating as an aeration tank and receiving the waste water, one vessel at rest where the sludge settles, and one vessel operating as clarifier, receiving the sludge-laden water originating from the aeration tank and discharging the purified water by overflow. The sequence in each vessel is: Aeration - rest - discharge. At a given time, each of the three vessels performs one of these functions.

Description

L'invention a pour objet un procédé pour l'épuration des eaux usées.The invention relates to a process for the purification of waste water.

Son principe épuratoire est connu, c'est celui des boues activées à faible charge ou aération prolongée. La nouveauté réside dans le procédé de mise en oeuvre de ce principe.Its purifying principle is known, that of activated sludge at low load or prolonged aeration. The novelty lies in the process for implementing this principle.

Le principe d'épuration par boues activées à faible charge consiste à reproduire et à favoriser un phénomène biologique naturel : il existe dans le milieu naturel des bactéries dites aérobies, ainsi nommées parce qu'elles ont besoin d'oxygène pour vivre, et qui ont pour propriété d'absorber et de digérer les matières organiques polluantes contenues dans les eaux usées. Le résultat de cette digestion est une matière appelée boue activée, non polluante et décantable. Elle se sépare donc de l'eau par simple décantation, et l'eau ainsi débarrassée de cette boue est suffisamment épurée pour être rejetée dans le milieu naturel.The principle of purification by activated sludge at low charge consists in reproducing and promoting a natural biological phenomenon: there are in the natural environment so-called aerobic bacteria, so called because they need oxygen to live, and which have for the property of absorbing and digesting polluting organic materials contained in wastewater. The result of this digestion is a material called activated sludge, non-polluting and decantable. It therefore separates from the water by simple decantation, and the water thus freed from this mud is sufficiently purified to be discharged into the natural environment.

Ordinairement, ce principe épuratoire est mis en oeuvre dans deux cuves successives. Dans la première, dite bassin d'aération, on fournit aux bactéries de l'oxygène par un moyen quelconque (surpresseur d'air, aérateur de surface, etc...) et les bactéries aérobies se développent, absorbent les matières polluantes, et produisent les boues activées. Dans la deuxième, dite clarificateur, on laisse décanter les boues activées, et l'eau surnageante épurée s'évacue par surverse. Les boues activées décantées, sont renvoyées dans le bassin d'aération au moyen d'une pompe, de façon à maintenir une population bactérienne constante dans le bassin d'aération.Ordinarily, this purifying principle is implemented in two successive tanks. In the first, known as the aeration tank, the bacteria are supplied with oxygen by any means (air blower, surface aerator, etc.) and the aerobic bacteria develop, absorb pollutants, and produce activated sludge. In the second, called clarifier, the activated sludge is allowed to settle, and the purified supernatant water is evacuated by overflow. The decanted activated sludge is returned to the aeration tank by means of a pump, so as to maintain a constant bacterial population in the aeration tank.

Pour que cette pompe, dite pompe de recirculation, puisse collecter les boues activées décantées pour les renvoyer dans le bassin d'aération, deux types de clarificateurs sont ordinairement utilisés
les clarificateurs à fond conique, pointe en bas, la pompe étant située
à la pointe du cône. Une telle configuration n'est évidemment possible
que pour les petites installations (inférieures à 2000 usagers environ). In order for this pump, known as the recirculation pump, to collect the activated sludge settled and return it to the aeration tank, two types of clarifiers are usually used
clarifiers with conical bottom, tip down, the pump being located
at the tip of the cone. Such a configuration is obviously not possible
than for small installations (less than 2000 users approximately).

Au-delà, cela conduirait à des profondeurs économiquement impraticables. Beyond that, it would lead to economically impracticable depths.

Les clarificateurs à fond plat, équipés d'un système de raclage lent
qui racle les boues au fond et les apporte à proximité de la pompe.Flat bottom clarifiers, equipped with a slow scraping system
which scrapes the sludge at the bottom and brings it close to the pump.

Une telle configuration nécessite d'une part un génie civil exécuté avec
une grande précision, à causé des chemins de roulement des ponts ra
cleurs et de la qualité des surfaces de râclage, et d'autre part un équi
pement électromécanique lourd, cher, et d'une maintenance difficile.Such a configuration requires on the one hand a civil engineering executed with
high precision, caused the raceways of bridges ra
quality and quality of the scraping surfaces, and on the other
heavy, expensive, and difficult to maintain electromechanical equipment.

Cette solution est donc inadaptée aux régions du mondé où les conditions de travail imposent des conceptions simples, sans haute précision ni complexité d'appareillage.This solution is therefore unsuitable for regions of the world where working conditions impose simple designs, without high precision or complexity of equipment.

Aussi on a cherché depuis longtemps des procédés mettant en oeuvre le principe épurattoîre des boues activées d'une façon plus simple.Also, processes have been sought for a long time using the principle of purifying activated sludge in a simpler manner.

On connait notamment le procédé dit à bassin unique. Dans ce procédé, les eaux usées sont envoyées dans un bassin aéré comme le bassin d'aération du procédé classique, mais non suivi d'un clarificateur. Après une période d'aération, on laisse décanter les boues activées dans le même bassin pendant une période d'environ une heure, puis on évacue la tranche d'eau supérieure, débarrassée des boues, et on recommence le cycle d'aération.We know in particular the so-called single basin process. In this process, the wastewater is sent to an aerated tank like the aeration tank of the conventional process, but not followed by a clarifier. After a period of aeration, the activated sludge is allowed to settle in the same tank for a period of approximately one hour, then the upper water section is removed, freed from the sludge, and the aeration cycle is restarted.

Dans ce procédé, la constance de la population bactérienne est#maintenue spontanément, et il n'est pas besoin de recirculation.In this process, the constancy of the bacterial population is spontaneously maintained, and there is no need for recirculation.

Mais ce procédé présente deux inconvénients. D'abord l'obligation de travailler à niveau variable, ce qui entraine des complications dans les équi- pements électromécaniques. Ensuite et surtout, les inconvénients liés à la nécessité d'une période de repos d'environ une heure.However, this method has two drawbacks. First, the obligation to work at a variable level, which leads to complications in electromechanical equipment. Then and above all, the drawbacks related to the need for a rest period of about an hour.

Pendant cette période, les eaux usées continuent d'arriver dans le bassin et ne sont pas aérées. Elles se mélangent avec les eaux traitées et sont rejetées avec elles lors de la période d'évacuation de la tranche d'eau supérieure, car les matières polluantes ne sont pas décantables. D'où une qualité médiocre de l'eau rejetée dans le milieu naturel. On peut pallier à cet inconvénient en installant à l'amont de la cuve de traitement un bassin tampon destiné à stocker les eaux usées pendant les phases de repos et d'évacuation. Mais cela augmente sensiblement la complexité et le prix de l'installation.During this period, the wastewater continues to arrive in the basin and is not aerated. They mix with the treated water and are discharged with them during the period of evacuation of the upper water layer, because the pollutants cannot be decanted. Hence the poor quality of the water discharged into the natural environment. This disadvantage can be overcome by installing a buffer tank upstream of the treatment tank for storing wastewater during the rest and discharge phases. But this significantly increases the complexity and the price of the installation.

On connait également un autre procédé, dit à bassins alternées. Dans ce procédé, l'installation est constituée de deux cuves identiques, équipées toutes les deux de dispositifs d'aération. Les-eaux usées sont envoyées dans la première cuve et aérées comme dans un bassin d'aération classique.Another process is also known, known as alternate basins. In this process, the installation consists of two identical tanks, both equipped with ventilation devices. The wastewater is sent to the first tank and aerated as in a conventional aeration tank.

Elles passent ensuite dans la deuxième, dont les dispositifs d'aération sont à l'arrêt, et qui joue alors le rôle de clarificateur. Puis on laisse reposer les boues (tous dispositifs d'aération à l'arrêt) dans les deux bassins pendant environ une heure, et on reprend le cycle d'aération en inversant l'ordre des bassins. C'est alors la cuve n0 2 qui sert de bassin d'aération, et la cuve n0 1, où les- boues existantes ont eu le temps de décanter au fond, qui joue le rôle de clarificateur.They then pass into the second, whose ventilation devices are stopped, and which then plays the role of clarifier. Then let the sludge stand (all aeration devices stopped) in the two basins for about an hour, and resume the aeration cycle by reversing the order of the basins. It is then tank no. 2 which serves as an aeration tank, and tank no. 1, where the existing sludge has had time to settle at the bottom, which plays the role of clarifier.

Dans ce procédé, la constance de la population bactérienne est maintenue spontanément, et les boues s'équilibrent entre les deux bassins. Ce procédé présente également l'avantage, par rapport au bassin unique, de permettre un travail à niveau constant.In this process, the constancy of the bacterial population is spontaneously maintained, and the sludge is balanced between the two basins. This process also has the advantage, compared to the single tank, of allowing work at a constant level.

Mais il présente la même série d'inconvénients que celui-ci, liés à la nécessité d'une période de repos. Dans ce cas comme dans le précédent, les eaux usées continuent à être admises pendant la période de repos, et abaissent la qualité du rejet, à moins d'installer un bassin tampon amont, ce qui augmente notablement la complexité et le prix de l'installation.But it has the same series of drawbacks as this one, linked to the need for a rest period. In this case as in the previous one, wastewater continues to be admitted during the rest period, and lowers the quality of the discharge, unless installing an upstream buffer tank, which significantly increases the complexity and the price of the installation.

Le procédé de l'invention réalise l'épuration des eaux usées selon le principe des boues activées, mais sans aucun des inconvénients cités ci-dessus.The process of the invention carries out the purification of waste water according to the principle of activated sludge, but without any of the drawbacks mentioned above.

Dans ce procédé, L'installation est constituée de 3 cuves identiques, équipées chacune de dispositifs d'aération, et que nous désignerons par cuves A, B, C pour la clarté de l'exposé qui stit. In this process, the installation consists of 3 identical tanks, each equipped with aeration devices, and which we will designate by tanks A, B, C for the clarity of the description which stit.

L'eau usée est d'abord envoyée dans la cuve A, qui fonctionne en bassin d'aération, où les bactéries aérées transforment la pollution en boues activées. L'eau chargée en boues activées passe dans la cuve B, qui sert de clarificateur (dispositifs d'aération à l'arrêt) et l'eau épurée est évacuée. Pendant toute cette phase, la cuve C est au repos.The used water is first sent to tank A, which operates in an aeration tank, where aerated bacteria transform the pollution into activated sludge. The water loaded with activated sludge passes into tank B, which serves as a clarifier (ventilation devices stopped) and the purified water is discharged. During this entire phase, the tank C is at rest.

Dans la deuxième phase de traitement, l'eau usée est envoyée dans la cuve B, qui fonctionne alors en bassin d'aération, puis l'eau chargée en toues passe dans la cuve C, qui vient de passer par une période de repos, dcnc qui ccntient de l'eau épurée en surface, les bcues ayant eu le temps de décanter au fond pendant la période de repos. La cuwe C est donc apte à servir de clarificateur. Pendant cette deuxième phase, la cuve A est au repos.In the second treatment phase, the used water is sent to tank B, which then operates in an aeration tank, then the water loaded with all passes into tank C, which has just gone through a rest period, dcnc which contains purified water on the surface, the bcues having had time to settle at the bottom during the rest period. Cuwe C is therefore suitable as a clarifier. During this second phase, tank A is at rest.

Dans la troisième phase, l'eau usée est envoyée dans la cuve C qui sert de bassin d'aération, et l'eau chargée en boues passe dans la cuve 4, qui vient de passer une période de repos et qui est dcnc apte immédiatement à servir de clarificateur. Pendant cette troisième phase, la cuve B est au repos.In the third phase, the used water is sent to the tank C which serves as an aeration tank, and the water loaded with sludge passes into the tank 4, which has just passed a period of rest and which is immediately suitable to serve as a clarifier. During this third phase, the tank B is at rest.

Onsecommence alors le cycle à la première phase et ainsi de suite. The cycle then begins in the first phase and so on.

Ainsi chacune des cuves passe successivement par trois périodes une période d'aération, une période de repos où les boues décantent au fond, et une période où elle reçoit de l'eau chargée en boues et sert de clarificateur en évacuant l'eau surnageante par surverse.Thus each of the tanks successively passes through three periods an aeration period, a rest period where the sludge settles at the bottom, and a period where it receives water loaded with sludge and serves as a clarifier by removing the supernatant water by overflows.

Chacune des 3 cuves effectue ce cycle de 3 phases, avec un décalage d'une phase entre les 3 cuves. Le schéma ci-joint représente le principe de fonctionnement du procédé de l'invention.Each of the 3 tanks performs this 3-phase cycle, with a shift of one phase between the 3 tanks. The attached diagram represents the operating principle of the method of the invention.

Comme dans le procédé a 2 cuves alternées, le génie civil et l'équipement mécanique sont simples, la constance des boues est maintenue et les niveaux sont constants. As in the 2 alternating tank process, the civil engineering and mechanical equipment are simple, the constancy of the sludge is maintained and the levels are constant.

Mais dans ce procédé, les inconvénients liés à la période de repos n'existent plus : les eaux usées peuvent être admises en permanence car il y a toujours une cuve fonctionnant en bassin d'aération pour les recevoir.But in this process, the drawbacks linked to the rest period no longer exist: the wastewater can be admitted permanently because there is always a tank operating in an aeration tank to receive it.

Elles ne risquent plus de perturber la qualité du rejet puisqu'elles sont immédiatement traitées. Et après leur traitement par aération, les eaux chargées en boues passent toujours dans une cuve qui vient de subir une période de repos, donc qui est immédiatement apte à servir de clarificateur.They no longer risk disturbing the quality of the rejection since they are immediately treated. And after their treatment by aeration, the water loaded with sludge always passes into a tank which has just undergone a period of rest, therefore which is immediately suitable for serving as a clarifier.

Selon une disposition avantageuse, le passage de l'eau chargée en boues de la cuve servant de bassin d'aération vers la cuve servant de clarificateur pourra se faire par l'intermédiaire d'un poste de relèvement. Ce poste de relèvement unique pour les trois phases recevra les eaux chargées en bcues et les enverra vers la cuve appropriée au moyen d'un mécanisme distributeur à-3 positions.According to an advantageous arrangement, the passage of the water loaded with sludge from the tank serving as an aeration tank to the tank serving as a clarifier can be done by means of a lifting station. This unique lifting station for the three phases will receive the waste water and send it to the appropriate tank by means of a 3-position distributor mechanism.

Selon une autre disposition avantageuse, ce dispositif distributeur pourra être couplé avec le dispositif distributeur nécessaire à l'amont pour distribuer l'eau usée brute successivement sur les trois cuves, les deux dispositifs étant actionnés par un seul moteur. Cela est possible puisque la cuve recevant l'eau usée brute et la cuve recevant l'eau chargée en boues sont associées d'une façon constante (A et B, B et C, C et A, A et B, etc...)
Selon une troisième disposition avantageuse, les eaux sortant des cuves, et qui sont, suivant;; la cuve, des eaux chargées en boues ou des eaux épurées, seront aiguillées vers leur destination (poste de relèvement cité ci-dessus ou rejet) au moyen d'un dispositif unique se déplaçant à llaplomb des trois points de sortie des cuves et aiguillant les eaux issues de la cuve appropriée vers un bac ou un caniveau de rejet, les autres sorties s'écoulant spontanément dans un bac ou un caniveau relié au poste de relèvement.According to another advantageous arrangement, this dispensing device can be coupled with the dispensing device necessary upstream to distribute the raw wastewater successively on the three tanks, the two devices being actuated by a single motor. This is possible since the tank receiving the raw wastewater and the tank receiving the water loaded with sludge are associated in a constant manner (A and B, B and C, C and A, A and B, etc ... )
According to a third advantageous arrangement, the water leaving the tanks, and which are, according to ;; the tank, water loaded with sludge or purified water, will be directed to their destination (lifting station mentioned above or discharge) by means of a single device moving below the three exit points of the tanks and directing the water from the appropriate tank to a tank or a discharge channel, the other outlets flowing spontaneously in a tank or channel connected to the lifting station.

Ces trois dispositions ne ccnstituent que des exemples d'application du procédé de l'invention, et ne limitent en rien sa fflénéralité. These three provisions only constitute examples of application of the method of the invention, and in no way limit its fflénéralité.

Le procédé de l'invention s'applique également aux principes d'épuration dits des boues activées à moyenne charge et des boues activées à forte charge. La ccnfiguration de la station sera alors complétée par une cuve de digestion secondaire, unique ou composée de plusieurs unités.The method of the invention also applies to the so-called purification principles of activated sludge at medium load and activated sludge at high load. The configuration of the station will then be completed by a secondary digestion tank, single or composed of several units.

Le procédé de l'invention s'applique également aux principes d'épuration physico-chimiques, le terme bassin d'aération étant simplement remplacé par le terme bassin de réaction c réacteur, et le terme dispositif d'aération par le terme dispositifs de dosage et de brassage. The process of the invention also applies to the physicochemical purification principles, the term aeration tank being simply replaced by the term reaction basin and reactor, and the term aeration device by the term dosing devices. and brewing.

Les inEtallations conformes au procédé de l'invention pourront être compiétées par tout dispositif complémentaire, de traitement préliminaire de liteau usée brute, de traitement de finition de l'eau épurée, et d'une façon générale par tout dispositif effectuant un complément de traitement quelconque, sans que cette adjonction limite la portée de l'invention. Installations in accordance with the method of the invention may be compiétià © by any additional device, preliminary treatment of raw used batten, finishing treatment of purified water, and in general by any device performing any additional treatment , without this addition limiting the scope of the invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration des eaux usées, selon le principe épuratoire des1. Wastewater treatment process, according to the treatment principle of boues activées, et mis en oeuvre dans trois cuves identiques équipées activated sludge, and used in three identical tanks equipped de dispositifs d'aération, en trois phases successives ventilation devices, in three successive phases 1ère phase - l'eau usée est envoyée dans la cuve A ou elle est trai 1st phase - the used water is sent to tank A where it is treated tée par aération, l'eau chargée en boues résultant de ce traitement ted by aeration, the water loaded with sludge resulting from this treatment étant envoyée dans la cuve B servant de clarificateur, et la cuve C being sent to tank B serving as a clarifier, and tank C étant au repos. being at rest. 2ème phase - l'eau usée est envoyée dans la cuve B cù elle est trai 2nd phase - the used water is sent to tank B where it is treated tée par aération, l'eau chargée en boues résultant de ce traitement ted by aeration, the water loaded with sludge resulting from this treatment étant envoyée dans la cuve C servant de clarificateur, et la cuve A being sent to tank C serving as clarifier, and tank A étant au repos. being at rest. 3père phase - l'eau usée est envoyée dans la cuve C où elle est trai 3rd phase - the used water is sent to tank C where it is treated tée par aération, l'eau chargée en boxes résultant de ce traitement ted by aeration, the water loaded in boxes resulting from this treatment étant envoyée dans la cuve A servent de clarificateur, et la cuve B being sent to tank A serve as clarifier, and tank B étant au repos. being at rest. - Retour à la 1ère phase, et ainsi de suite. - Return to the 1st phase, and so on. 2. Installation selon le procédé de la revendication 1, composée de trois2. Installation according to the method of claim 1, composed of three cuves identiques équipées de dispositifs d'aération, et comportant à identical tanks equipped with aeration devices, and comprising l'amont un dispositif distributeur de l'eau usée entre les trois cu upstream a device for distributing waste water between the three cu cuves. tanks. 3. Installation selon le procédé de la revendication 1, comportant un3. Installation according to the method of claim 1, comprising a poste de relèvement recevant les eaux chargées en boues issues des lifting station receiving water loaded with sludge from cuves fonctionnant en bassin d'aération et les renvoyant dans les tanks operating in an aeration tank and returning them to the cuves servant de clarificateur grâce à un dispositif distributeur tanks serving as clarifier thanks to a dispensing device entre les trois cuves.  between the three tanks. Installation selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée par le Installation according to claims 1, 2 and 3 characterized by the couplage des dispositifs distributeurs d'eau usée brute et d'eau coupling of raw wastewater and water dispensing devices chargée en boues, ces deux distributeurs étant actionnés par un seul loaded with sludge, these two distributors being actuated by a single moteur. engine. 5. Installation selon les revendications 1, 2, 3 et 4 comportant à la5. Installation according to claims 1, 2, 3 and 4 comprising at the sortie des cuves un dispositif mobile recueillant liteau épurée issue outlet of the tanks a mobile device collecting a clean strip from de la cuve appropriée et l'envoyant au rejet, les eaux issues des from the appropriate tank and sending it to discharge, the water from autres cuves s'écoulant vers le poste de relèvement. other tanks flowing to the lifting station. 6. Installation selon le procédé de la revendication 1, utilisant le 6. Installation according to the method of claim 1, using the principe des boues activées à moyenne charge ou à forte charge, l'ins principle of activated sludge at medium or high load, the ins tallation étant alors complétée par un digesteur. tallation then being supplemented by a digester. i. Procédé et installation d'épuration selon le principe épuratoire phy i. Purification process and installation according to the phy purifying principle sico-chimique, fonctionnant comme le procédé de la revendication 1, sico-chemical, operating like the process of claim 1, le terme aération étant remplacé par le terme réaction chimique, et the term aeration being replaced by the term chemical reaction, and le terme dispositif#d'aération étant remplacé par le terme disposi the term device # aeration being replaced by the term disposi tifs de dosage et de brassage. dosing and stirring tifs. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications ô et 7, compor 8. Installation according to any one of claims ô and 7, compor tant un ou plusieurs des appareils faisant l'objet des revendications one or more of the devices which are the subject of the claims 2, 3, 4 et 5.  2, 3, 4 and 5.
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