FR2624847A1 - Process for biological treatment of a liquid phase and device for its use - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé de traitement biologique d'une phase liquide par des cultures de micro-organismes et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé qui peut s'appliquer au traitement des eaux. The subject of the present invention is a process for the biological treatment of a liquid phase by microorganism cultures and a device for carrying out this process which can be applied to the treatment of water.
On connait de nombreux procédés de traitement biologique parmi lesquels
- Les procédés biologiques mettant en jeu des micro-organismes en
suspension dans un milieu aqueux, agité ou non. Le procédé type de
cette catégorie est celui de l'épuration des eaux usées par boues
activées. Dans ce procédé, les micro-organismes sont mis en
suspension dans l'eau à traiter contenue dans des bassins munis de
moyens d'agitation et d'aération. L'inconvénient majeur de ce
procédé est la nécessité de séparer ultérieurement les micro
organismes épurateurs de l'eau traitée, opération qui se fait
généralement par décantation ou flottation.Many biological treatment methods are known among which
- Biological processes involving micro-organisms in
suspension in an aqueous medium, stirred or not. The typical process of
this category is the treatment of sludge wastewater
activated. In this process, the microorganisms are
suspension in the water to be treated contained in basins provided with
stirring and aeration means. The major disadvantage of this
process is the need to later separate the micro
purification organisms of the treated water, a process that is being
usually by settling or flotation.
- Les procédés biologiques mettant en oeuvre une biomasse auto
floculée maintenue en expansion ou fluidisation. Ils sont plus
communément connus sous le nom de procédés à "lit de boue". L'eau à
traiter est injectée en écoulement ascendant à travers un lit de
boue constitué par des flocons de micro-organismes épurateurs
spontanément agglomérés.Dans ce procédé, la vitesse de passage de
l'eau à traiter doit être régulée avec précision car il faut éviter
l'entrainement des flocons de biomasse hors du réacteur tout en
maintenant le lit de boue en expansion ou fluidisation. I1 en
résulte que la gamme de variation de débit est donc très limitée et
que la conduite d'un tel procédé demande beaucoup de précautions,
et cela d'autant plus que 1 'auto-floculation des micro-organismes
peut être difficile à maftriser. - Biological processes using self biomass
flocculated maintained in expansion or fluidization. They are more
commonly known as "slurry bed" processes. Water to
treat is injected in ascending flow through a bed of
mud consisting of flakes of scrubbing micro-organisms
spontaneously agglomerated.In this process, the speed of passage of
the water to be treated must be regulated precisely because it is necessary to avoid
the training of biomass flakes out of the reactor while
now the expanding sludge bed or fluidization. I1
As a result, the range of flow variation is therefore very limited and
that the conduct of such a process requires a lot of precautions,
and all the more so since the self-flocculation of microorganisms
can be difficult to master.
- Les procédés biologiques mettant en oeuvre une biomasse fixée sur
un support granulaire plus dense que la phase liquide et dont la
mise en oeuvre se fait en lits expansés ou fluidisés par
l'écoulement de la phase liquide. Les inconvénients présentés par
ce procédé sont, d'une part, qu'un dispositif de lavage particulier
extérieur au réacteur est nécessaire pour l'élimination de la
biomasse en excès, d'autre part, que les conditions hydrodynamiques
turbulentes nécessaires à l'expansion du lit entraient une
destruction #rapide par attrition du matériau granulaire support
ainsi que l'arrachement d'une partie de la biomasse préalablement
fixée, celle-ci contaminant l'eau traitée par des matières solides
en suspension.En outre, la vitesse de circulation de l'eau,
importante pour maintenir le lit en expansion, nécessite que l'eau
à traiter soit recyclée plusieurs fois pour obtenir un abaissement
satisfaisant de sa pollution, ce qui est coûteux en énergie.- Biological processes using a biomass fixed on
a granular support denser than the liquid phase and whose
implementation is done in expanded or fluidized beds by
the flow of the liquid phase. The disadvantages presented by
this method are, on the one hand, a particular washing device
outside the reactor is necessary for the elimination of the
biomass in excess, on the other hand, that hydrodynamic conditions
turbulence necessary for the expansion of the bed entered a
rapid destruction by attrition of the granular material
as well as the tearing off of part of the biomass
fixed, this contaminating water treated with solids
in suspension.In addition, the speed of circulation of water,
important to keep the bed expanding, requires that the water
to be treated or recycled several times to obtain a lowering
satisfactory of its pollution, which is expensive in energy.
- Les procédés biologiques utilisant une biomasse fixée sur un
support granulaire, moins dense que la phase liquide, maintenu en
lit expansé ou fluidisé par un écoulement descendant de l'eau à
traiter. Il est nécessaire ici aussi d'avoir une vitesse de
circulation d'eau importante pour maintenir le lit en expansion, ce
qui implique un recyclage de l'eau traitée, consommateur d'énergie.- Biological processes using biomass fixed on a
granular support, less dense than the liquid phase, maintained
expanded or fluidized bed by a downward flow of water to
treat. It is necessary here also to have a speed of
significant water circulation to keep the bed expanding, this
which involves the recycling of treated water, which consumes energy.
- Les procédés biologiques utilisant une biomasse fixée sur support
granulaire plus dense que la phase liquide et dont la mise en
oeuvre se fait en lits fixes. Il s'agit de lits bactériens immergés
à garnissage granulaire, par exemple ,sable, charbon actif, qui
peuvent fonctionner soit de façon aérobie, de l'air étant introduit
dans le lit par une tubulure ou la phase à traiter étant aérée
avant d'être envoyée à travers le lit, soit de façon anaérobie.- Biological processes using a biomass fixed on a support
granular denser than the liquid phase and whose implementation
work is done in fixed beds. These are immersed bacterial beds
granular packing, for example, sand, activated carbon, which
can work either aerobically, air being introduced
in the bed by a tubing or the phase to be treated being ventilated
before being sent through the bed, either anaerobically.
L'inconvénient présenté par ce procédé est que l'eau traitée
contient souvent des matières en suspension qu'il faut éliminer
ultérieurement.The disadvantage presented by this process is that the treated water
often contains suspended solids that must be removed
later.
La présente invention a pour objet un procédé de traitement biologique d'une phase liquide mettant en jeu des micro-organismes, évitant les inconvénients des procédés connus cités ci-avant, permettant la biodégradation des polluants dissous contenus dans une phase liquide. The subject of the present invention is a method for the biological treatment of a liquid phase involving microorganisms, avoiding the disadvantages of the known processes mentioned above, allowing the biodegradation of the dissolved pollutants contained in a liquid phase.
Selon le procédé objet de l'invention, une phase liquide à traiter circulant en un écoulement descendant, traverse successivement un premier lit fixe immergé de matériau granulaire à l'extrémité inférieure duquel est insufflé un gaz d'oxygénation, puis un second, lit fixe immergé de matériau granulaire, non aéré, le premier lit étant disposé au-dessus du second lit dans un meme recipient. According to the method that is the subject of the invention, a liquid phase to be treated flowing in a downward flow passes successively through a first fixed immersed bed of granular material at the lower end of which an oxygenation gas is blown, then a second, fixed bed. immersed granular material, not ventilated, the first bed being disposed above the second bed in a same container.
L'invention a aussi pour objet un dispositif à lit fixe permettant la mise en oeuvre dudit procédé. Ce dispositif est constitué par un récipient ouvert à sa partie supérieure dans lequel sont disposés successivement un premier lit de matériau granulaire reposant sur une grille, un second lit de matériau granulaire reposant sur un plancher, la hauteur du second lit étant inférieure à la distance séparant la grille du plancher, de telle sorte qu'une zone vide est ménagée entre l'extrémité supérieure du lit inférieur et la grille, une chambre étant ménagée à l'extrémité inférieure du récipient entre le plancher et le fond dudit récipient. The invention also relates to a fixed bed device for carrying out said method. This device consists of a container open at its upper part in which are arranged successively a first bed of granular material resting on a grid, a second bed of granular material resting on a floor, the height of the second bed being less than the distance between the floor grate, such that a void area is provided between the upper end of the lower bed and the grate, a chamber being provided at the lower end of the container between the floor and the bottom of said container.
L'invention sera décrite plus en détail en se référant à la figure unique représentant en coupe verticale un dispositif permettant la mise en oeuvre du-procedé, donné à titre d'exemple non limitatif. The invention will be described in more detail with reference to the single figure showing in vertical section a device for the implementation of the method, given by way of non-limiting example.
Un récipient 1 de forme cylindrique ouvert à sa partie supérieure et fermé à sa partie inférieure est rempli sur une partie de sa hauteur par un lit fixe 2 de matériau granulaire de densité supérieure à celle de la phase liquide à traiter, retenu par une grille 3 dont la dimension des mailles est inférieure aux dimensions des grains constituant le lit 2. A l'extrémité inférieure du lit 2 sont disposés contre la grille 3 des injecteurs 4 reliés par une tubulure 5 à un surpresseur 6 fournissant de l'air, de ltoxygene ou un mélange des deux. A container 1 of cylindrical shape open at its upper part and closed at its lower part is filled over part of its height by a fixed bed 2 of granular material of higher density than the liquid phase to be treated, retained by a grid 3 whose mesh size is smaller than the dimensions of the grains constituting the bed 2. At the lower end of the bed 2 are arranged against the grid 3 of the injectors 4 connected by a tubing 5 to a booster 6 supplying air, oxygen or a mixture of both.
Un second lit fixe 7 de matériau granulaire de densité supérieure à à celle de la phase liquide à traiter occupe la partie inférieure du récipient 1. Il est soutenu par un plancher 8 équipé de buselures 9 disposées au dessus du plancher 8 permettant le passage vers le bas de la phase liquide ayant traversé le lit 7. A second fixed bed 7 of granular material with a density greater than that of the liquid phase to be treated occupies the lower part of the container 1. It is supported by a floor 8 equipped with nozzles 9 arranged above the floor 8 allowing the passage to the bottom of the liquid phase having crossed the bed 7.
La hauteur du lit 7 est inférieure à la distance séparant la grille 3 du plancher 8 de sorte que la zone 12 du récipient 1 comprise entre l'extrémité supérieure du lit 7 et la grille 3 est vide. Une tubulure 13 munie d'une vanne d'arrêt 14 débouche dans la zone 12, vide, du récipient 1. The height of the bed 7 is less than the distance separating the grid 3 from the floor 8 so that the zone 12 of the container 1 between the upper end of the bed 7 and the grid 3 is empty. A tubing 13 provided with a stop valve 14 opens into the empty zone 12 of the container 1.
Entre le fond du récipient 1 et le plancher 8 est ménagée une chambre 15 dans laquelle débouchent une conduite 16, reliée à un surpresseur 17 fournissant de l'air sous pression, une canalisation 10 alimentée en eau de lavage par une pompe 11 et une tubulure 18 munie d'une vanne de décharge 19 pour l'évacuation de la phase liquide traitée. Between the bottom of the container 1 and the floor 8 is provided a chamber 15 into which a pipe 16 opens, connected to a booster 17 supplying air under pressure, a pipe 10 supplied with wash water by a pump 11 and a pipe 18 provided with a discharge valve 19 for the evacuation of the treated liquid phase.
Enfin, le récipient 1 est muni à son extrémité supérieure, au dessus du niveau de la phase liquide à traiter, d'une tubulure 20 d'évacuation de trop-plein des eaux de lavage. Finally, the container 1 is provided at its upper end, above the level of the liquid phase to be treated, with a pipe 20 for discharging overflow of the washing water.
Le lit 2 supérieur est constitué par des grains de schiste expansé dont la granulométrie est comprise entre 4 et 8 millimètres tandis c.- Le lit 7 inférieur est constitué par du sable dont la granulométrie est comprise entre 2 et 5 millimètres. La nature des constituants des lits 2 et 7 peut être différente de celle indiquée ici : on peut utiliser également, par exemple, de la chamotte ou de la pouzzolane. La granulométrie du matériau constituant le lit 2 supérieur est de préférence supérieure ou égale à celle du matériau constituant le lit 7 inférieur. The upper bed 2 consists of expanded shale grains whose particle size is between 4 and 8 millimeters while the lower bed 7 is constituted by sand whose particle size is between 2 and 5 millimeters. The nature of the constituents of the beds 2 and 7 may be different from that indicated here: it is also possible to use, for example, chamotte or pozzolan. The particle size of the material constituting the upper bed 2 is preferably greater than or equal to that of the material constituting the lower bed 7.
Avec le dispositif décrit ci-avant, le procédé selon l'invention se déroule comme suit. With the device described above, the method according to the invention proceeds as follows.
Le lit 2 supérieur est ensemencé par une culture de microorganismes en suspension dans une phase liquide, par exemple une boue activée de station d'épuration ou des eaux usées urbaines, que l'on introduit d ws le récipient 1 par son extrémité ouverte supérieure et qui traverse celui-ci en un écoulement descendant jusqu'à ce que la phase liquide atteigne la chambre 15. De l'air, de l'oxygène ou un mélange des deux, est introduit à la base du lit 2 par les injecteurs 4, alimentés par la tubulure 5 et le surpresseur 6. Au bout d'un certain temps, le lit 2 est ensemencé en micro-organismes qui se fixent sur les grains constituant ledit lit pour constituer une biomasse épuratrice. The upper bed 2 is inoculated with a culture of microorganisms suspended in a liquid phase, for example activated sludge from a purification station or urban wastewater, which is introduced into the container 1 by its upper open end and which passes therethrough in a downward flow until the liquid phase reaches the chamber 15. Air, oxygen or a mixture of the two is introduced at the base of the bed 2 by the injectors 4, fed by the tubing 5 and the booster 6. After a while, the bed 2 is seeded microorganisms which attach to the grains constituting said bed to form a purifying biomass.
La phase liquide à traiter est alors introduite par déversement à la partie supérieure du récipient 1 de façon à ce qu'une certaine hauteur de phase liquide soit maintenue au dessus du lit 2 supérieur pour créer une charge hydraulique. La phase liquide à traiter traverse successivement en un écoulement descendant le lit 2 supérieur, la zone 12 vide du récipient, le lit 7 inférieur et est recueillie dans la chambre 15 d'où elle s'écoule par la tubulure 18 dont la vanne 19 est ouverte. Le lit 2 est alimenté à sa base en air, oxygène, ou mélange des deux. Au cours de sa traversée du récipient 1, la phase liquide à traiter est soumise au traitement biologique aérobie par mise en contact avec les micro-organismes fixés sur les grains du lit 2, ce qui provoque un abattement de la pollution dissoute contenue dans ladite phase. The liquid phase to be treated is then introduced by pouring into the upper part of the container 1 so that a certain height of liquid phase is maintained above the upper bed 2 to create a hydraulic load. The liquid phase to be treated passes successively in a downward flow the upper bed 2, the empty zone 12 of the receptacle, the lower bed 7 and is collected in the chamber 15 from which it flows through the tubing 18 whose valve 19 is opened. The bed 2 is fed at its base with air, oxygen, or a mixture of both. During its passage through the container 1, the liquid phase to be treated is subjected to aerobic biological treatment by contacting the microorganisms attached to the grains of the bed 2, which causes a reduction of the dissolved pollution contained in said phase .
La phase liquide ayant subi le traitement biologique lors de son passage travers le lit 2 traverse ensuite le second lit 7 qui n'est pas aéré. Ce second lit 7 a pour but de retenir les matières en suspension présentes dans la phase liquide en provenance du lit 2. Ces matières en suspension sont soit des matières en suspension présentes dans la phase liquide à traiter avant son introduction dans le lit 1, soit de la biomasse développpée dans le lit 2 et entraînée par le courant descendant de phase liquide. The liquid phase having undergone the biological treatment during its passage through the bed 2 then passes through the second bed 7 which is not ventilated. This second bed 7 aims to retain suspended solids present in the liquid phase from the bed 2. These suspended materials are either suspended materials present in the liquid phase to be treated before its introduction into the bed 1, or biomass developed in bed 2 and driven by the downward flow of liquid phase.
Lorsque, après un certain temps de fonctionnement, la biomasse en excès résultant du développement de la biomasse épuratrice et les matières en suspension arrêtées par les lits 2 et 7 créent une perte de charge qui devient trop importante, ce qui se traduit par une augmentation de la hauteur de phase liquide à traiter au dessus du lit supérieur 2, on procède à un lavage des lits 2 et 7. Pour ce faire, l'alimentation en phase liquide à traiter est arrêtée et la vanne de décharge 19 est fermée. De l'eau et de l'air de lavage sont introduits en écoulement ascendant au travers des lits 7 et 2 successivement, au moyen des buselures 9 qui distribuent l'eau et l'air de lavage fournis respectivement par la canalisation 10 et la conduite 16. L'eau et l'air de lavage sont introduits simultanément ou successivement, selon les séquences de la procédure de lavage.La biomasse en excès et les matières en suspension retenues sont déchargées à l'extérieur du récipient 1 par la tubulure 20. When, after a certain period of operation, the excess biomass resulting from the development of the purifying biomass and the suspended matter arrested by the beds 2 and 7 create a loss of pressure which becomes too great, which results in an increase of the height of the liquid phase to be treated above the upper bed 2, the beds 2 and 7 are washed. To do this, the supply of liquid phase to be treated is stopped and the discharge valve 19 is closed. Water and washing air are introduced in ascending flow through the beds 7 and 2 successively, by means of the nozzles 9 which distribute the water and the washing air supplied respectively by the pipe 10 and the pipe 16. The water and the washing air are introduced simultaneously or successively, according to the sequences of the washing procedure. The excess biomass and the retained suspended matter are discharged outside the container 1 by the tubing 20.
Les eaux de lavage du lit 7 inférieur, chargées des matières en suspension retenues dans ledit lit, peuvent être évacuées soit par la tubulure 20, soit par la tubulure 13 débouchant dans la zone 12 du récipient 1 située entre les lits 2 et 7. The washing water of the lower bed 7, loaded with suspended matter retained in said bed, can be discharged either by the pipe 20 or by the pipe 13 opening into the zone 12 of the container 1 located between the beds 2 and 7.
Lorsque la séquence de lavage est terminée, la vanne 19 est ouverte et l'alimentation en phase liquide à traiter reprend. When the washing sequence is complete, the valve 19 is opened and the supply of liquid phase to be treated resumes.
Des essais effectués selon le procédé de l'invention avec le dispositif décrit ci-avant ont donné les résultats suivants, pour les conditions de fonctionnement ci-après définies - -phase liquide à traiter : eau de décanteur primaire d'une station
d'épuration d'eaux usées urbaines
- diamètre du récipient : 0,30 mètre
- hauteur du lit 2 supérieur : 1,5 mètre
- matériau granulaire du lit 2 : schiste expansé : 4 à 8 millimètres
- hauteur du lit 7 inférieur : 0,5 mètre
- matériau granulaire du lit 7 : sable : 2-5 millimètres
- intervalles entre les deux lits : 0,3 mètre - charge hydraulique : 4 m3/m2/heure - air insuffle à la base du lit supérieur : 15 m3/m2/heure
urban wastewater treatment
- diameter of the container: 0.30 meter
- upper bed height 2: 1.5 meters
- granular material of bed 2: expanded shale: 4 to 8 millimeters
- height of the lower bed 7: 0.5 meter
- granular material of bed 7: sand: 2-5 mm
- intervals between the two beds: 0.3 meters - hydraulic load: 4 m3 / m2 / hour - air blown at the base of the upper bed: 15 m3 / m2 / hour
<tb> <SEP> : <SEP> DCO <SEP> : <SEP> DB05 <SEP> : <SEP> Matières <SEP> en <SEP> suspension
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<tb>
Les avantages présentés par le procédé objet de l'invention sont les suivants
La séparation des deux lits permet de spécialiser chacun d'entre
eux dans une seule fonction : le lit 2 supérieur est essentiel
lement destiné à l'abattement de la pollution dissoute, tandis que
le lit 7 inférieur effectue la filtration de la phase liquide
provenant du lit supérieur.<tb><SEP>:<SEP> DCO <SEP>: <SEP> DB05 <SEP>: <SEP> Materials <SEP> in <SEP> suspension
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<tb>: <SEP> water <SEP> crude <SEP> to <SEP> treat <SEP>: <SEP> 131 <SEP>: <SEP> 73 <SEP>: <SEP> 44
<tb>: <SEP> water <SEP> treated <SEP>: <SEP><SEP> 40 <SEP>: <SEP> 14 <SEP> 4
<tb>: <SEP> yield <SEP>% <SEP>: <SEP><SEP> 70 <SEP>: <SEP> 81 <SEP>: <SEP> 91
<Tb>
The advantages presented by the method which is the subject of the invention are as follows:
The separation of the two beds makes it possible to specialize each of
them in one function: the upper bed 2 is essential
intended for the abatement of dissolved pollution, while
the lower bed 7 carries out the filtration of the liquid phase
from the upper bed.
Le rendement dJépuration, constitué par l'abattement de la
pollution dissoute et l'élimination des matières en suspension, est
augmenté du fait que les matériaux constituant chacun des lits sont
choisis pour obtenir les meilleures performances possibles de
chacun desdits lits.The purification efficiency, consisting of the abatement of the
dissolved pollution and the removal of suspended solids, is
increased by the fact that the materials constituting each of the beds are
chosen to achieve the best possible performance of
each of said beds.
La séparation des deux lits permet de procéder à leur lavage à des
périodicités distinctes, la tubulure 13, débouchant dans le
récipient 1 entre les lits 2 et 7 permettant l'évacuation des eaux
de lavage du lit 7 inférieur.The separation of the two beds makes it possible to wash them with
distinct periodicities, the tubing 13, opening into the
container 1 between beds 2 and 7 allowing the evacuation of water
washing the lower bed 7.
Le lit 2 supérieur étant aéré et le lit 7 inférieur ne l'étant pas,
on peut procéder dans le même récipient à un traitement biologique
aérobie suivi d'un traitement anaérobie ou anoxique, ce qui est
particulièrement intéressant pour un traitement de nitrifi
cation/dénitrification.The upper bed 2 being ventilated and the lower bed 7 not being,
one can proceed in the same container to a biological treatment
aerobic treatment followed by anaerobic or anoxic treatment, which is
particularly interesting for a nitrification treatment
cation / denitrification.
La séparation des deux lits permet l'utilisation de matériaux
granulaires de granulométries, de natures et de densités diffé
rentes, ces matériaux n'étant pas mélangés et retrouvant leurs
places respectives primitives après les séquences de lavage. The separation of the two beds allows the use of materials
granular granulometry, natures and different densities
rents, these materials not being mixed together and finding their
respective primitive places after the washing sequences.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8718119A FR2624847B1 (en) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | METHOD FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF A LIQUID PHASE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAME |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8718119A FR2624847B1 (en) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | METHOD FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF A LIQUID PHASE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAME |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2624847A1 true FR2624847A1 (en) | 1989-06-23 |
| FR2624847B1 FR2624847B1 (en) | 1992-05-29 |
Family
ID=9358276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8718119A Expired - Lifetime FR2624847B1 (en) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | METHOD FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF A LIQUID PHASE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAME |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2624847B1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2624847B1 (en) | 1992-05-29 |
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