FR2696642A1 - Removal of volatile sulphide derivatives from drains - by pptn. and fan extraction of reactor with bio-filtration and activated carbon@ filtration - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et installation d'épuration et de désodorisation des effluents gazeux présents dans les réseaux d'égoûts. Process and installation for the purification and deodorization of gaseous effluents present in sewer systems.
L'invention concerne le domaine du traitement des effluents gazeux émanant des réseaux d'égoûts. The invention relates to the field of treatment of gaseous effluents from sewer systems.
Plus précisément, l'invention se rapporte à un procédé permettant d'abattre significativement la teneur de ces effluents en polluants à l'origine de nuisances olfactives et notamment la concentration en composés soufrés. More specifically, the invention relates to a process making it possible to significantly reduce the content of these effluents in pollutants causing odor nuisances and in particular the concentration of sulfur compounds.
Les réseaux d'égoûts représentent une source importante de pollution olfactive due à l'émanation de dérivés de faible masse molaire. Au rang de ces composés malodorants, les dérivés soufrés non oxydés forment les polluants les plus importants. Ils comprennent notamment le sulfure d'hydrogène (H2S), les mercaptans (RSH), les sulfures (R-S-R'), les disulfures (R-SS-R'),... Sewage systems represent an important source of olfactory pollution due to the emanation of derivatives of low molar mass. Among these smelly compounds, non-oxidized sulfur derivatives form the most important pollutants. They include in particular hydrogen sulfide (H2S), mercaptans (RSH), sulfides (R-S-R '), disulfides (R-SS-R'), ...
Les espèces soufrées volatiles responsables des odeurs ont de surcroît des seuils de perception relativement faibles voire très faibles comme représenté dans le tableau ci-après:
Composé soufré polluant Seuil de perception (Vpm)
H2S 0,07
CH3SH 0,02
C2HssH 1.10-7
(CH3)2S 7.10-3
ll en résulte une gêne importante pour les riverains et les passants.The volatile sulfur species responsible for odors also have relatively low or very low perception thresholds as shown in the table below:
Pollutant sulfur compound Perception threshold (Vpm)
H2S 0.07
CH3SH 0.02
C2HssH 1.10-7
(CH3) 2S 7.10-3
This results in significant discomfort for residents and passers-by.
Classiquement, un réseau d'égoûts peut comprendre:
- un ou plusieurs postes de relèvement, suivant la topographie, recueillant les eaux usées d'origine domestique (ou éventuellement industrielle, si les industries en question n'ont pas obligation d'épurer elles-mêmes leurs eaux usées),
- éventuellement un système de pompage permettant d'acheminer les eaux usées collectées par le poste de relèvement dans un réseau de refoulement,
- éventuellement un regard de passage refoulementigravitaire dans lequel se déversent les eaux refoulées par ledit réseau de refoulement, et,
- un réseau gravitaire communiquant avec ledit regard de passage refoulement/gravitaire et organisant l'écoulement et l'évacuation des eaux usées, généralement vers une station d'épuration ou, plus rarement, directement dans un site naturel.Conventionally, a sewer system can include:
- one or more lifting stations, depending on the topography, collecting wastewater of domestic (or possibly industrial, origin if the industries in question do not have to treat their wastewater themselves),
- possibly a pumping system allowing the wastewater collected by the lifting station to be conveyed in a discharge network,
- possibly a gravity return passage manhole into which the water discharged by said discharge network is discharged, and,
- a gravity network communicating with said return / gravity passage manhole and organizing the flow and evacuation of wastewater, generally towards a treatment plant or, more rarely, directly in a natural site.
Afin de faciliter l'entretien des réseaux d'égoûts, de nombreux regards sont par ailleurs prévus dans les réseaux gravitaires et au niveau des postes de relèvement. Ces regards comprennent des orifices communiquant avec l'extérieur et permettant aux effluves émanant des eaux usées de s'échapper dans l'atmosphère et ainsi de constituer une source importante de nuisances pour les riverains. In order to facilitate the maintenance of the sewer systems, numerous manholes are also planned in the gravity networks and at the level of the lifting stations. These manholes include orifices communicating with the outside and allowing the emanations emanating from the waste water to escape into the atmosphere and thus to constitute an important source of nuisance for the residents.
Les eaux usées ne contiennent à l'origine que peu de polluants soufrés. Wastewater originally contains little sulfur pollutants.
Ceux-ci sont en fait amenés à se former essentiellement dans les canalisations des réseaux d'égoûts. Cette formation s'effectue schématiquement de la façon suivante.These are in fact caused to form essentially in the pipes of the sewer systems. This training is carried out schematically as follows.
Le réseau de refoulement, dans lequel les eaux usées circulent sous la pression fournie par les moyens de pompage peut, suivant le temps de séjour de l'effluent, devenir une zone anaérobie dans laquelle les sulfatoréducteurs peuvent se développer sous l'effet de l'appauvrissement progressif en oxygène dissous des eaux usées circulant dans un tel réseau de refoulement. Les ions sulfates naturellement présents en plus ou moins grandes quantités dans les eaux usées sont alors réduits en sulfures. Une autre cause possible de formation des sulfures correspond à la dégradation anaérobie de composés organiques contenus dans les eaux usées tels que les protéines. Au pH des eaux usées, les formes prédominantes sont H2S et HS-. The discharge network, in which the wastewater circulates under the pressure supplied by the pumping means can, depending on the residence time of the effluent, become an anaerobic zone in which the sulfatoreducers can develop under the effect of the progressive depletion of dissolved oxygen in the waste water circulating in such a discharge network. The sulphate ions naturally present in more or less large quantities in the waste water are then reduced to sulphides. Another possible cause of sulphide formation corresponds to the anaerobic degradation of organic compounds contained in wastewater such as proteins. At wastewater pH, the predominant forms are H2S and HS-.
ll en résulte un dégagement gazeux important d'espèces soufrées au niveau de la zone de déversement des eaux usées dans le réseau gravitaire. Un regard étant généralement prévu à ce niveau, une quantité importante d'émanations nauséabondes s'échappe par celui-ci. Ces émanations nauséabondes se poursuivent, tout en diminuant progressivement dans le réseau gravitaire, qui se trouve quant à lui en milieu aérobie, et s'échappent par les nombreux regards équipant un tel réseau. This results in a significant gas release of sulfur species at the level of the discharge of wastewater into the gravity network. A look is generally expected at this level, a large amount of foul smelling emanates from it. These nauseating emanations continue, while gradually decreasing in the gravity network, which is in turn in aerobic environment, and escape by the many looks equipping such a network.
Outre le fait que l'hydrogène sulfuré constitue une source de nuisances olfactives importante, il présente également l'inconvénient de concourir à la dégradation des structures en béton et en métal constituant l'essentiel des canalisations des réseaux d'égoûts et en particulier celles constituant les réseaux gravitaires qui, comme il a déjà été précisé, se trouvent dans des conditions aérobies, les effluents aqueux s'écoulant librement sous la seule action de la gravité à l'intérieur de celles-ci. En présence d'oxygène, l'hydrogène sulfuré qui s'est formé dans le réseau de refoulement en anaérobie et qui est présent dans l'atmosphère de la canalisation réagit avec l'oxygène présent et avec l'eau du milieu pour donner de l'acide sulfurique. In addition to the fact that hydrogen sulphide constitutes a significant source of odor nuisance, it also has the disadvantage of contributing to the degradation of the concrete and metal structures constituting the main part of the pipes of the sewer networks and in particular those constituting gravity networks which, as has already been specified, are in aerobic conditions, the aqueous effluents flowing freely under the sole action of gravity inside them. In the presence of oxygen, the hydrogen sulfide which has formed in the anaerobic discharge network and which is present in the atmosphere of the pipeline reacts with the oxygen present and with the water in the medium to give l 'sulfuric acid.
L'action de l'acide sulfurique ainsi formé est particulièrement intense au niveau de la zone de marnage, c'est-à-dire de la zone des canalisations en contact avec la surface des eaux usées s'écoulant dans les canalisations et dans la partie supérieure de ces canalisations, là où se concentre l'acide sulfurique formé. La dégradation lente mais régulière des structures en béton et des organes métalliques conduit à la nécessité de remplacer celles-ci régulièrement. The action of the sulfuric acid thus formed is particularly intense at the level of the tidal zone, that is to say the zone of the pipes in contact with the surface of the waste water flowing in the pipes and in the upper part of these pipes, where the sulfuric acid formed is concentrated. The slow but regular deterioration of concrete structures and metal members leads to the need to replace them regularly.
Par ailleurs, de telles émanations d'hydrogène sulfuré sont susceptibles d'entraîner des problèmes de santé chez les personnes chargées de l'entretien des réseaux d'égoûts, ce composé présentant une toxicité importante. Furthermore, such hydrogen sulfide fumes are likely to cause health problems in people responsible for the maintenance of sewer systems, this compound having significant toxicity.
Or, bien que l'on connaisse diverses techniques d'épuration d'effluents gazeux par voie chimique ou biologique mis en oeuvre dans les stations d'épuration recueillant les eaux usées collectées par les réseau d'égoûts, il n'existe actuellement pas de technique, peu coûteuse et facile à mettre en oeuvre, permettant d'éliminer ou, pour le moins, de diminuer fortement la teneur en polluants olfactifs des effluents gazeux confinés à l'intérieur même des canalisations des réseaux d'égoûts et pouvant s'échapper par les nombreux regards équipant ces réseaux. However, although various techniques for the purification of gaseous effluents are known by chemical or biological means implemented in the purification stations collecting the waste water collected by the sewage network, there is currently no technique, inexpensive and easy to implement, making it possible to eliminate or, at the very least, to greatly reduce the content of olfactory pollutants in the gaseous effluents confined inside the pipes of the sewer networks and which can escape by the many looks fitted to these networks.
Les différents problèmes mentionés plus haut montrent qu'il existe un besoin réel pour un procédé permettant d'éliminer ou de diminuer fortement la présence des dérivés soufrés et, en particulier de l'hydrogène sulfuré, présents à l'intérieur même des canalisations des réseaux d'égoûts, à la fois dans le but de réduire ou d'éliminer les nuisances olfactives en résultant et dans celui de protéger les réseaux d'égoûts. The various problems mentioned above show that there is a real need for a process making it possible to eliminate or greatly reduce the presence of sulfur derivatives and, in particular of hydrogen sulphide, present inside the pipelines of the networks. sewage, both to reduce or eliminate the resulting odor nuisance and to protect sewer systems.
Toutefois, le principal problème concernant le traitement des effluents gazeux confinés dans de tels réseaux d'égoûts réside dans la très faible vitesse d'écoulement de ceux-ci dans les canalisations. Cette très faible vitesse d'écoulement a pour conséquence de rendre impossible une élimination ou une réduction importante des polluants olfactifs de ces effluents gazeux sans avoir à agir au niveau de chacune des voies d'évacuation de ceux-ci à l'atmosphère, c'est-à-dire au niveau de chacun des nombreux regards équipant les réseaux d'égoûts. Une telle solution est bien évidemment impossible à mettre en oeuvre pour des motifs économiques. However, the main problem concerning the treatment of gaseous effluents confined in such sewer systems resides in the very low flow speed of these in the pipes. This very low flow speed has the consequence of making it impossible to eliminate or significantly reduce the olfactory pollutants from these gaseous effluents without having to act at the level of each of the pathways for evacuating them to the atmosphere. that is to say at the level of each of the numerous manholes fitted to the sewer systems. Such a solution is obviously impossible to implement for economic reasons.
Pour répondre au problème soulevé par l'épuration et la désodoristion des effluents gazeux, il pouvait être envisagé de traiter en amont, non pas les effluents gazeux émanant des eaux usées, mais les eaux usées elles-mêmes, de façon à réduire en amont leur capacité à former des sulfures. Un tel traitement peut, par exemple, être constitué par l'injection de produits chimiques (comme du sulfate de fer) permettant de précipiter les sulfures se formant lors du passage en zone anaérobie des effluents aqueux dans le réseau de refoulement ou par l'injection d'oxydants tels que l'air ou l'eau oxygénée pour inhiber la réduction des sulfates en sulfures.To address the problem raised by the purification and deodorization of gaseous effluents, it could be envisaged to treat upstream, not the gaseous effluents emanating from wastewater, but the wastewater itself, so as to reduce upstream their ability to form sulfides. Such a treatment can, for example, be constituted by the injection of chemicals (such as iron sulphate) making it possible to precipitate the sulphides formed during the passage into the anaerobic zone of the aqueous effluents in the discharge network or by the injection oxidants such as air or hydrogen peroxide to inhibit the reduction of sulfates to sulfides.
Cependant, de tels procédés présentent les inconvénients d'être onéreux et forts consommateurs de réactifs et de posséder un spectre d'action sur les composés soufrés étroit. However, such methods have the drawbacks of being expensive and high consumers of reagents and of having a narrow spectrum of action on sulfur-containing compounds.
L'invention a pour objectif de proposer un procédé permettant d'épurer et de désodoriser fortement les effluents gazeux présents dans les canalisations des réseaux d'égoûts. The object of the invention is to propose a process making it possible to purify and deodorize strongly the gaseous effluents present in the pipes of the sewer networks.
Un autre objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé pouvant être mis en oeuvre de façon simple, en un point unique d'un réseau d'égoûts ou au niveau d'un nombre limité de points d'un tel réseau. Another objective of the present invention is to describe such a method that can be implemented in a simple manner, at a single point in a sewer network or at a limited number of points in such a network.
Un autre but de l'invention est de fournir un tel procédé présentant un faible coût d'installation et d'exploitation. Another object of the invention is to provide such a method having a low installation and operating cost.
Encore un autre objectif de l'invention est de proposer un tel procédé pouvant être mis en oeuvre grâce à une installation ne nécessitant qu'un entretien sommaire. Yet another objective of the invention is to propose such a method which can be implemented by means of an installation requiring only summary maintenance.
Ces objectifs sont atteints selon l'invention grâce à un procédé d'épuration et de désodorisation des effluents gazeux présents dans les réseaux d'égoûts caractérisé en ce qu'il consiste à installer au moins une unité d'épuration et de désodorisation au niveau d'au moins un desdits regards dudit réseau d'égoûts, à provoquer artificiellement un déplacement desdits effluents dans les canalisations dudit réseau gravitaire de façon à forcer lesdits effluents dans ladite unité d'épuration et de désodorisation, puis à évacuer les effluents gazeux ainsi traités dans l'atmosphère. These objectives are achieved according to the invention thanks to a process for the purification and deodorization of gaseous effluents present in the sewage networks, characterized in that it consists in installing at least one purification and deodorization unit at the level d '' at least one of said manholes of said sewage system, to artificially cause a displacement of said effluents in the pipes of said gravity network so as to force said effluents into said purification and deodorization unit, then to evacuate the gaseous effluents thus treated in the atmosphere.
Ainsi, la ventilation des différents conduits des réseaux d'égoûts, permet de drainer et de concentrer les effluents gazeux présents dans ceux-ci au niveau de l'unité d'épuration et de désodorisation et, de cette façon, de permettre leur traitement efficace de ces effluents. Thus, the ventilation of the various conduits of the sewer networks, makes it possible to drain and concentrate the gaseous effluents present in them at the level of the purification and deodorization unit and, in this way, to allow their efficient treatment. of these effluents.
Les moyens de ventilation utilisés peuvent se présenter sous différentes formes et provoquer soit l'aspiration des gaz présents dans les canalisations du réseau gravitaire, soit la poussée de ceux-ci vers l'unité d'épuration et de désodorisation. Ils sont préférentiellement placés à proximité de l'unité d'épuration et de désodorisation afin de minimiser les pertes de charge des effluents ventilés. The ventilation means used can take various forms and cause either the suction of gases present in the pipes of the gravity network, or the push of these towards the purification and deodorization unit. They are preferably placed near the purification and deodorization unit in order to minimize the pressure losses of the ventilated effluents.
Selon une variante de l'invention, ladite étape consistant à provoquer artificiellement le déplacement desdits effluents à l'intérieur des canalisations dudit réseau gravitaire est effectuée grâce à des moyens de ventilation installés approximativement à la tête dudit réseau gravitaire, lesdits moyens de ventilation effectuant une aspiration des effluents gazeux essentiellement à contre-courant de l'écoulement des eaux usées dans les canalisations dudit réseau gravitaire. En plaçant ainsi les moyens de ventilation, il est possible de traiter les effluents gazeux à leur sortie du réseau de refoulement, c'est-à-dire à l'endroit ou ils présentent la plus forte concentration. According to a variant of the invention, said step consisting in artificially causing the displacement of said effluents inside the pipes of said gravity network is carried out using ventilation means installed approximately at the head of said gravity network, said ventilation means performing a suction of gaseous effluents essentially against the flow of wastewater in the pipes of said gravity network. By thus placing the ventilation means, it is possible to treat the gaseous effluents at their outlet from the discharge network, that is to say at the place where they have the highest concentration.
Selon une autre variante de l'invention ladite étape consistant à provoquer artificiellement le déplacement desdits effluents à l'intérieur des canalisations dudit réseau gravitaire est effectuée grâce à des moyens de ventilation installés dans le réseau gravitaire dudit réseau d'égoûts, lesdits moyens de ventilation effectuant une aspiration des effluents gazeux essentiellement à co-courant de l'écoulement des eaux usées dans les canalisations dudit réseau gravitaire. Une telle disposition permet d'assurer un traitement des effluents présents dans un partie importante du réseau gravitaire. According to another variant of the invention, said step consisting in artificially causing the displacement of said effluents inside the pipes of said gravity network is carried out by means of ventilation installed in the gravity network of said sewer network, said means of ventilation performing a suction of the gaseous effluents essentially co-current with the flow of the wastewater in the pipes of said gravity network. Such an arrangement ensures treatment of the effluents present in a large part of the gravity network.
Selon encore une autre variante de l'invention, les moyens de ventilation sont installés dans le réseau gravitaire de façon telle qu'ils effectuent une aspiration des effluents gazeux pour partie à co-courant de l'écoulement des eaux usées et pour partie à contre-courant de l'écoulement des eaux usées. According to yet another variant of the invention, the ventilation means are installed in the gravity network in such a way that they carry out a suction of the gaseous effluents partly co-current with the flow of the wastewater and partly against -current of wastewater flow.
Bien que l'on puisse envisager un fonctionnement continu des moyens de ventilation, celui-ci est avantageusement cyclique et s'adapte au cas où l'arrivée d'eau dans les postes de relèvement est fractionnée et régulière. En effet, le système de pompage prévu pour acheminer les eaux usées du poste de relèvement au regard de passage refoulement/gravitaire ne fonctionne généralement pas en continu mais est seulement déclenché lorsque le niveau des eaux usées dans le poste de relèvement atteint un certain seuil. Although it is possible to envisage continuous operation of the ventilation means, this is advantageously cyclical and adapts to the case where the supply of water to the lifting stations is fractional and regular. In fact, the pumping system provided for conveying the waste water from the lifting station to the pressure / gravity passage view generally does not operate continuously but is only triggered when the level of waste water in the lifting station reaches a certain threshold.
Cependant, et dans la majorité des cas, l'arrivée d'eau dans les réseaux d'égoûts est aléatoire. C'est pourquoi le fonctionnement desdits moyens de ventilation est préférentiellement asservi au fonctionnement des moyens de pompage permettant le refoulement des eaux usées recueillies par ledit poste de relèvement. However, and in the majority of cases, the arrival of water in the sewer systems is random. This is why the operation of said ventilation means is preferably controlled by the operation of pumping means allowing the discharge of waste water collected by said lifting station.
Selon une autre variante, le fonctionnement des moyens de ventilation peut également être asservi à l'arrivée des eaux usées à la tête du réseau gravitaire. According to another variant, the operation of the ventilation means can also be controlled by the arrival of wastewater at the head of the gravity network.
Le fonctionnement du ventilateur se poursuit préférentiellement pendant un temps suffisant après que l'arrivée d'eau dans le réseau gravitaire ait cessé, afin de permettre l'élimination de la plus grande quantité possible de polluants présents dans les effluents gazeux. The operation of the fan preferably continues for a sufficient time after the arrival of water in the gravity network has ceased, in order to allow the elimination of the greatest possible quantity of pollutants present in the gaseous effluents.
L'asservissement des moyens de ventilation à un autre paramètre tel que le déclenchement des moyens de pompage ou l'arrivée des eaux usées en tête du réseau gravitaire permet d'économiser notablement l'énergie nécessaire au bon fonctionnement desdits moyens de ventilation et ainsi de réduire le coût global de mise en oeuvre du procédé. Controlling the ventilation means to another parameter such as the triggering of the pumping means or the arrival of wastewater at the head of the gravity network makes it possible to save significantly the energy necessary for the proper functioning of said ventilation means and thus reduce the overall cost of implementing the process.
Selon un aspect particulièrement intéressant de l'invention, ladite unité d'épuration et de désodorisation est un réacteur de biodésodorisation mettant en oeuvre une biofiltration par passage desdits effluents gazeux sur au moins un filtre biologique incluant une biomasse formée de microorganismes permettant la biotransformation des dérivés soufrés non-oxydés contenus dans lesdit effluents gazeux. According to a particularly interesting aspect of the invention, said purification and deodorization unit is a biodeodorization reactor implementing a biofiltration by passage of said gaseous effluents over at least one biological filter including a biomass formed of microorganisms allowing the biotransformation of the derivatives non-oxidized sulfur contained in said gaseous effluents.
La biofiltration des dérivés soufrés est réalisée, de façon connue, par des microorganismes du soufre que l'on peut classer en deux groupes distincts:
- un groupe chlorophyllien (phototrophe)
- un groupe chimiotrophe.The biofiltration of sulfur derivatives is carried out, in a known manner, by sulfur microorganisms which can be classified into two distinct groups:
- a chlorophyll group (phototrophic)
- a chemotrophic group.
Ce dernier regroupe deux familles distinctes de bactéries
- les beggiatoaceae : bactéries le plus souvent filamenteuses et s'apparentant aux algues "bleu-vert"
- les thiobacterieaceae : bactéries non filamenteuses et très souvent bacillaires.The latter brings together two distinct families of bacteria
- Beggiatoaceae: bacteria most often filamentous and similar to "blue-green" algae
- thiobacterieaceae: non-filamentous bacteria and very often bacillary.
Les bactéries les plus souvent utilisées pour réaliser la chimio-oxydation des composés soufrés simples sont notamment : Thiobacillus thioparus, Thiobacillus denitrificans, Thiobacillus intermedius. Ces bactéries, toutes autotrophes, tirent leur énergie de l'oxydation du soufre. The bacteria most often used to carry out the chemo-oxidation of simple sulfur compounds are in particular: Thiobacillus thioparus, Thiobacillus denitrificans, Thiobacillus intermedius. These bacteria, all autotrophic, derive their energy from the oxidation of sulfur.
L'oxydation de H2S par les bactéries jusqu'au stade sulfate (5042 est un processus enzymatique complexe et encore mal connu. I1 existe de nombreux stades d'oxydoréduction qui suivent les états d'oxydation du soufre.
sulfure soufre thiosulfates tétrathionates trithionates sulfides sulfates
L'oxydation en soufre est facile; l'oxydation complète en S04 est plus délicate, notamment du fait de la faible solubilité du soufre.sulfide sulfur thiosulfates tetrathionates trithionates sulfides sulfates
Oxidation to sulfur is easy; complete oxidation to SO 4 is more delicate, in particular due to the low solubility of sulfur.
Dans le cas de la chimio-oxydation de H2S, l'équation peut par exemple être:
v Oligo-Eléments
Cette équation, représentative des opérations chimiques mises en oeuvre, démontre la faible production de biomasse (ici représentée par C5H7NO#, et la faible présence de NH4+ (ou amines, ...) de phosphates, et de divers oligo-éléments (à savoir essentiellement Fe, Cu et Mo). Dans l'hypothèse où ces différents éléments ne sont pas apportés par les effluents à traiter en quantité suffisante, ils peuvent être, de façon connue, apportés en arrosant le filtre d'un liquide nutritif ou en utilisant, en tant que biofiltre, un support consommable tels qu'un support carbonaté (par exemple CaCO3, dolomie, maërl... In the case of the chemoxidation of H2S, the equation can for example be:
v Trace elements
This equation, representative of the chemical operations implemented, demonstrates the low production of biomass (here represented by C5H7NO #, and the low presence of NH4 + (or amines, ...) of phosphates, and of various trace elements (namely essentially Fe, Cu and Mo). In the event that these different elements are not provided by the effluents to be treated in sufficient quantity, they can, in known manner, be provided by spraying the filter with a nutritive liquid or by using , as a biofilter, a consumable support such as a carbonate support (for example CaCO3, dolomite, maërl ...
Avantageusement et afin de compléter l'action de la biomasse, ledit réacteur utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend de plus un second filtre inerte, l'épuration et la désodorisation des effluents gazeux effectués par le passage desdits effluents sur ledit premier filtre biologique étant affinées lors du passage de ces effluents à l'intérieur dudit second filtre. Advantageously and in order to complete the action of the biomass, said reactor used for the implementation of the method according to the invention further comprises a second inert filter, the purification and deodorization of the gaseous effluents carried out by the passage of said effluents over said first biological filter being refined during the passage of these effluents inside said second filter.
Préférentiellement, ledit second filtre est constitué par une couche de charbon actif permettant l'adsorption des polluants soufrés résiduels persistant dans les effluents filtrés par le premier filtre biologique. Preferably, said second filter consists of a layer of activated carbon allowing the adsorption of residual sulfur pollutants remaining in the effluents filtered by the first biological filter.
Selon un autre aspect de l'invention, le procédé peut comprendre une étape complémentaire consistant à précipiter au moins une partie des sulfures présents dans les eaux usées ou à empêcher leur formation en injectant au moins un réactif dans ledit réseau gravitaire. According to another aspect of the invention, the method can comprise an additional step consisting in precipitating at least part of the sulphides present in the waste water or in preventing their formation by injecting at least one reagent into said gravity network.
Ce traitement complémentaire peut être effectué en amont de l'unité d'épuration et de désodorisation, par exemple dans le réseau de refoulement, de façon telle que les eaux usées dégagent moins d'hydrogène sulfuré au moment ou elles se déversent dans le réseau gravitaire. This additional treatment can be carried out upstream of the purification and deodorization unit, for example in the discharge network, in such a way that the waste water releases less hydrogen sulphide when it flows into the gravity network. .
Un tel traitement peut également être effectué en aval de l'unité d'épuration et de désodorisation, afin d'éviter que les eaux usées ne réémettent de l'hydrogène sulfuré. Such treatment can also be carried out downstream of the purification and deodorization unit, in order to prevent the waste water from re-emitting hydrogen sulfide.
L'invention concerne également un réacteur pour la mise en oeuvre du procédé caractérisé en ce qu'il comprend, des moyens d'amenée desdits effluents gazeux dans un premier filtre incluant une biomasse, des moyens d'arrosage dudit premier filtre destinés à favoriser l'adsorption des polluants présents dans lesdits effluents gazeux sur ledit premier filtre et à entretenir ladite biomasse, un second filtre inerte disposé au dessus desdits moyens d'arrosage permettant d'affiner l'épuration et la désodorisation des effluents gazeux à leur sortie dudit premier filtre, et des moyens d'évacuation des effluents traités dans l'atmosphère. The invention also relates to a reactor for implementing the method characterized in that it comprises, means for supplying said gaseous effluents into a first filter including a biomass, means for sprinkling said first filter intended to promote the adsorption of pollutants present in said gaseous effluents on said first filter and in maintaining said biomass, a second inert filter placed above said sprinkling means making it possible to refine the purification and deodorization of gaseous effluents as they leave said first filter , and means for discharging treated effluents into the atmosphere.
L'invention ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront mieux compris grâce à l'exemple non limitatif de réalisation qui va suivre en référence aux dessins dans lesquels:
- les figures la et lb représentent schématiquement, respectivement en vue latérale et en vue de dessus, un réseau d'égoûts équipés d'une unité d'épuration et de désodorisation et de moyens de ventilation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 2 représente un profil type de dégagement d'hydrogène sulfuré à la tête du réseau gravitaire d'un réseau d'égoûts classique, au cours de plusieurs journées consécutives;
- la figure 3 représente un réacteur de biofiltration et de biodésodorisation pouvant être mis en oeuvre dans le cadre du procédé selon l'invention;;
- les figures 4 et 5 représentent les quantités d'H2S mesurées par bouffées de une minute, respectivement en entrée et en sortie du filtre biologique du réacteur de biofiltration et de biodésodorisation représenté à la figure 3.The invention as well as the various advantages which it presents will be better understood thanks to the nonlimiting example of embodiment which will follow with reference to the drawings in which:
- Figures la and lb show schematically, respectively in side view and in top view, a network of sewers equipped with a purification and deodorization unit and ventilation means for the implementation of the method according to invention;
- Figure 2 shows a typical profile of hydrogen sulfide release at the head of the gravity network of a conventional sewer system, over several consecutive days;
- Figure 3 shows a biofiltration and biodeodorization reactor that can be used in the context of the process according to the invention;
FIGS. 4 and 5 represent the quantities of H2S measured in puffs of one minute, respectively at the inlet and at the outlet of the biological filter of the biofiltration and biodeodorization reactor represented in FIG. 3.
Selon les figures 1 et la, un réseau d'égoûts de facture classique comprend un poste de relèvement 1 au niveau duquel arrivent des eaux usées d'origine domestique par différentes canalisations 13. Ce poste de relèvement est relié à un réseau de refoulement 3 dans lequel les eaux sont pompées dès qu'elles atteignent un niveau prédéterminé dans le poste de relèvement 1. A cet effet, des moyens de pompage 2 et un détecteur de niveau 14 positionné à l'intérieur du poste de relèvement 1 sont prévus. Un tel réseau de refoulement 3 est conçu de façon à amener les eaux usées collectés au niveau du poste de relèvement vers un réseau gravitaire 4 situé à une cote supérieure, en vue de diriger ces eaux vers une station d'épuration (non représentée). According to FIGS. 1 and 1a, a conventional sewage network comprises a lifting station 1 at the level of which domestic wastewater arrives via different pipes 13. This lifting station is connected to a discharge network 3 in which waters are pumped as soon as they reach a predetermined level in the lifting station 1. For this purpose, pumping means 2 and a level detector 14 positioned inside the lifting station 1 are provided. Such a discharge network 3 is designed so as to bring the waste water collected at the lifting station to a gravity network 4 located at a higher level, with a view to directing this water to a purification station (not shown).
Dès que le détecteur de niveau 14 décèle une quantité suffisante de liquide à l'intérieur du poste de relèvement 1, les moyens de pompage 2 sont mis en route pour expulser les eaux usées dans le réseau de refoulement 3. As soon as the level detector 14 detects a sufficient quantity of liquid inside the lifting station 1, the pumping means 2 are started to expel the waste water in the discharge network 3.
Dans le cadre du présent exemple, le réseau de refoulement 3 est constitué par une seule canalisation à l'intérieur de laquelle les eaux usées circulent sous pression et en absence d'air. Cette absence d'air a notamment pour effet de favoriser la formation d'hydrogène sulfuré par réduction des sulfates en sufures selon les réactions chimiques mentionnées plus haut. Le réseau de refoulement 3 débouche dans un regard 15 au niveau duquel se déversent les eaux usées refoulées dans le réseau de refoulement 3. C'est à ce niveau que les polluants gazeux émanant des eaux usées se dégagent de façon importante. Ces polluants gazeux peuvent alors s'échapper massivement par l'orifice de mise à l'atmosphère 16 du regard 15 et en conséquence provoquer des nuisances olfactives importantes.Ce dégazement a de plus pour conséquence de dégrader les réseaux en béton, de corroder les métaux présents dans les installations d'évacuation et de constituer une source de pollution susceptible d'altérer la santé du personnel d'entretien. In the context of this example, the discharge network 3 is constituted by a single pipe inside which the wastewater circulates under pressure and in the absence of air. This absence of air has the particular effect of promoting the formation of hydrogen sulfide by reduction of sulfates to sulfur according to the chemical reactions mentioned above. The discharge network 3 opens into a manhole 15 at which the waste water discharged into the discharge network 3 is discharged. It is at this level that the gaseous pollutants emanating from the waste water are released in a significant manner. These gaseous pollutants can then escape massively through the orifice 16 to the atmosphere 15 and therefore cause significant odor nuisance. This degassing also has the consequence of degrading the concrete networks, of corroding the metals. present in the evacuation installations and constitute a source of pollution liable to affect the health of maintenance personnel.
Après avoir transité par le regard 15, les eaux usées s'écoulent dans le réseau gravitaire 4 qui comprend, dans le cadre du présente exemple, deux regards 21, 22 jusqu'à un site de réception tel qu'une station d'épuration. Au cours de cet écoulement non turbulent, les effluents gazeux s'appauvrissent progressivement en polluants olfactifs soufrés. After having passed through the manhole 15, the wastewater flows into the gravity network 4 which comprises, in the context of the present example, two manholes 21, 22 to a reception site such as a purification station. During this non-turbulent flow, the gaseous effluents gradually become depleted in sulfur-containing olfactory pollutants.
Conformément à l'invention, le réseau d'égoûts est équipé d'un réacteur d'épuration et de biodésodorisation 6 (qui sera décrit plus en détail en référence à la figure 3) et d'un ventilateur 7 destiné à aspirer l'air vicié chargé de polluants olfactifs. Ce ventilateur 7 et ce réacteur 6 sont reliés par une canalisation 23 à un des regards 21 du réseau gravitaire 4. Ainsi, le ventilateur 7 provoque l'aspiration des effluents gazeux circulant de le réseau gravitaire, pour une partie à co-courant de l'écoulement des eaux usées dans ce réseau (entre le regard 15 et le regard 21) et pour partie à contre courant (après le regard 21). Dans le but de faciliter l'aspiration des effluents gazeux, le regard 15 présentet une ouverture de mise à l'atmosphère, tandis que les regards 21 et 22 sont fermés par un tampon. In accordance with the invention, the sewage network is equipped with a purification and biodeodorization reactor 6 (which will be described in more detail with reference to FIG. 3) and a fan 7 intended to suck in air stale charged with olfactory pollutants. This fan 7 and this reactor 6 are connected by a pipe 23 to one of the manholes 21 of the gravity network 4. Thus, the fan 7 causes the suction of the gaseous effluents flowing from the gravity network, for a co-current part of the 'wastewater flow in this network (between manhole 15 and manhole 21) and partly against the current (after manhole 21). In order to facilitate the suction of the gaseous effluents, the manhole 15 has an opening for venting, while the manholes 21 and 22 are closed by a pad.
Le ventilateur présente un débit de 300 m3/h. The fan has a flow rate of 300 m3 / h.
Dans le cadre du présent exemple, le poste de refoulement 1 reçoit environ 60 m3 d'eaux usées par jour et le réseau de refoulement présente une canalisation d'environ 30 m3. Le temps de séjour moyen des eaux usées dans le poste de relèvement est d'environ 12 heures. In the context of this example, the discharge station 1 receives approximately 60 m3 of wastewater per day and the discharge network has a pipeline of approximately 30 m3. The average wastewater residence time in the lifting station is approximately 12 hours.
La figure 2 représente un diagramme montrant un profil type de la masse d'hydrogène sulfuré dégagé par heure à rentrée du bioréacteur 6, profil représenté pour plusieurs journées en données cumulées. L'interprétation de ce profil type montre que pour toutes les journées au cours desquelles des prélèvements ont été effectués, un maximum de dégagement d'hydrogène sulfuré est observé entre 9 heures et 16 heures. Des prélèvements effectués sur plusieurs mois, montrent par ailleurs que le facteur température n'influence pas significativement la production d'hydrogène sulfuré, pour un temps de séjour des eaux usées dans la canalisation de relèvement de douze heures. FIG. 2 represents a diagram showing a typical profile of the mass of hydrogen sulphide released per hour upon reentry of the bioreactor 6, profile represented for several days in cumulative data. The interpretation of this standard profile shows that for all the days on which samples were taken, a maximum release of hydrogen sulfide is observed between 9 am and 4 pm. Samples taken over several months also show that the temperature factor does not significantly influence the production of hydrogen sulphide, for a residence time of the wastewater in the lifting pipeline of twelve hours.
Comme représenté en figure 3, le réacteur d'épuration et de biodésodorisation 6 est constitué d'une cuve 10 cylindrique présentant un diamètre d'un mètre et une hauteur totale de lu70, dans laquelle est placé un support fixe 18 accueillant une masse filtrante 8 contenant la biomasse, sur une épaisseur d'environ 70 cm. As shown in FIG. 3, the purification and biodeodorization reactor 6 consists of a cylindrical tank 10 having a diameter of one meter and a total height of lu70, in which is placed a fixed support 18 accommodating a filtering mass 8 containing the biomass, to a thickness of about 70 cm.
Bien que l'on ait pu choisir un support inerte pour accueillir cette biomasse, celui-ci est avantageusement formé d'un support consommable par la biomasse et de billes de verre calcinées dont le rôle est d'aérer la masse filtrante en vue de limiter les pertes de charges.Although an inert support could have been chosen to accommodate this biomass, it is advantageously formed of a support consumable by the biomass and calcined glass beads whose role is to aerate the filtering mass in order to limit pressure losses.
Le support consommable est du maërl (calcaire marin) présentant la composition et la granulométrie suivante:
Constituants Granulométrie %
CaC03 900 g/kg > lmm 3,1
MgCO3 86 g/kg > 2mm 41,3
SO4 13 g/Kg > 3mm 25,6
P 0,4 g/kg > 4mm 20,5
N 0,5 g/Kg > 5mm 6,0
> 6mm 3,5
Les billes de verre de la masse filtrante présentent quant à elles une granulométrie variant de 3 à 6 mm.The consumable support is maërl (marine limestone) with the following composition and particle size:
Constituents Grain size%
CaC03 900 g / kg> lmm 3.1
MgCO3 86 g / kg> 2mm 41.3
SO4 13 g / Kg> 3mm 25.6
P 0.4 g / kg> 4mm 20.5
N 0.5 g / Kg> 5mm 6.0
> 6mm 3.5
The glass beads of the filter mass have a particle size varying from 3 to 6 mm.
L'optimisation de fonctionnement d'un tel réacteur suppose de maîtriser le développement de la biomasse, de façon à favoriser les bactéries sulfoxydantes chimio-autotrophes. Le maërl présente l'avantage d'apporter les phosphates, les carbonates, l'azote, ainsi que les oligo-éléments, nécéssaires au développement de celles-ci. La maîtrise des conditions d'humidification du support est également essentielle à l'efficacité d'un tel réacteur. Bien que l'on puisse envisager d'humidifier les effluents gazeux en amont de leur arrivée sur le filtre, l'humidification de la masse filtrante est effectuée, dans le cadre du présente exemple, par arrosage par de l'eau du robinet grâce à une rampe d'arrosage il située au dessus de la masse filtrante 8.L'arrosage doit être séquencé de façon à être suffisant pour empêcher le colmatage du filtre tout en n'étant pas trop important afin de ne pas provoquer le lessivage de celui-ci et ainsi l'évacuation de la biomasse. Optimizing the operation of such a reactor requires controlling the development of biomass, so as to favor chemo-autotrophic sulfoxidating bacteria. Maërl has the advantage of bringing the phosphates, carbonates, nitrogen, as well as the trace elements, necessary for the development of these. Controlling the humidification conditions of the support is also essential to the efficiency of such a reactor. Although it is conceivable to humidify the gaseous effluents upstream of their arrival on the filter, the humidification of the filtering mass is carried out, in the context of the present example, by sprinkling with tap water using a watering boom located above the filtering mass 8. Watering must be sequenced so as to be sufficient to prevent clogging of the filter while not being too great so as not to cause it to leach out. and thus the evacuation of the biomass.
Les excès de l'eau d'arrosage sont récupérés dans le fond de la cuve 17 et peuvent être évacué vers une évacuation 19. A ce titre, le radier 20 de la cuve 17 peut être très légèrement incliné de façon à favoriser l'écoulement de l'eau dans ladite évacuation et situé à environ 50 cm du support fixe 18. Cette eau permet également d'entraîner l'éxcédent de biomasse et présente une concentration moyenne des matières en suspension de 10 mg/l. The excess sprinkling water is collected in the bottom of the tank 17 and can be evacuated to a drain 19. As such, the slab 20 of the tank 17 can be very slightly inclined so as to promote the flow water in said discharge and located approximately 50 cm from the fixed support 18. This water also makes it possible to carry off the excess biomass and has an average concentration of suspended matter of 10 mg / l.
Lors de la mise en oeuvre du réacteur, les effluents gazeux à traiter sont admis dans la cuve 17 au moyen d'une tubulure d'admission 10. Après passage dans la masse filtrante 8, les gaz traités sont filtrés sur une couche de charbon actif 9 puis évacués dans l'atmosphère par une cheminée 12. On noterat qu'à la place d'une couche de charbon actif, un autre type de filtre aurait pu être utilisé tel qu'une couche de copeaux de bois et de sulfate de fer. During the implementation of the reactor, the gaseous effluents to be treated are admitted into the tank 17 by means of an intake manifold 10. After passing through the filtering medium 8, the treated gases are filtered through a layer of activated carbon 9 then discharged into the atmosphere by a chimney 12. It should be noted that, instead of a layer of activated carbon, another type of filter could have been used such as a layer of wood chips and iron sulphate .
La consommation d'eau du réacteur est d'environ 500 Iii. The water consumption of the reactor is approximately 500 III.
Le fonctionnement du ventilateur est déclenché automatiquement 25 à 30 fois 20 minutes par jour soit au maximum 10 heures par jour, ce qui correspond à une consommation journalière d'énergie électrique d'environ 10 kWh. 30 grammes de soufre étant apportés par jour par les effluents gazeux, la consommation spécifique moyenne est d'environ 0,33 Kwh par gramme de soufre et par jour. The fan operation is triggered automatically 25 to 30 times 20 minutes per day, or a maximum of 10 hours per day, which corresponds to a daily consumption of electrical energy of approximately 10 kWh. 30 grams of sulfur being supplied per day by gaseous effluents, the average specific consumption is approximately 0.33 Kwh per gram of sulfur and per day.
Le dispositif décrit fonctionne sans surveillance particulière. L'entretien est limité à la vérification du fonctionnement électrique du ventilateur et hydraulique de l'installation. The device described operates without special supervision. Maintenance is limited to checking the electrical operation of the fan and the hydraulic operation of the installation.
Le procédé selon l'invention permet d'assurer la protection du réseau gravitaire, en aval immédiat du refoulement. Chaque jour sont extraits envion 30 grammes de soufre. Non evacués ces 30 grammes de soufre auraient pu entraîner le dépôt de lOOg d'acide sulfurique (36 kg/an) sur les parois des canalisation. The method according to the invention makes it possible to protect the gravity network, immediately downstream from the discharge. Each day about 30 grams of sulfur are extracted. Not removed, these 30 grams of sulfur could have resulted in the deposition of lOOg of sulfuric acid (36 kg / year) on the walls of the pipes.
Par ailleurs, bien que le support de la biomasse soit calcique, le sulfate de calcium qui se forme ne précipite que faiblement grâce à l'arrosage de la masse filtrante et n'autorise pas le colmatage du filtre ni des pertes sensibles de charge à l'entrée du filtre. Furthermore, although the biomass support is calcic, the calcium sulphate which forms does not precipitate weakly due to the sprinkling of the filtering mass and does not allow the clogging of the filter nor significant losses of charge to the filter entry.
Les rendements de dégradation mesurés pour H2S et obtenus par le procédé mettant en oeuvre l'installation décrite sont de 95 % à 99% à la sortie du premier filtre (filtre biologique). Comme on peut le voir sur les figures 4 et 5 qui donnent les quantités d'hydrogène sulfuré mesurées, respectivement en entrée et en sortie du filtre biologique, l'abattement de ce composé grâce au procédé est très important. Le second filtre du réacteur, constitué par une couche de charbon actif permet encore de réduire la quantité d'hydrogène sulfuré et de pousser l'abattement jusqu'à 100 %. The degradation yields measured for H2S and obtained by the process using the installation described are from 95% to 99% at the outlet of the first filter (biological filter). As can be seen in FIGS. 4 and 5 which give the quantities of hydrogen sulphide measured, respectively at the inlet and at the outlet of the biological filter, the reduction of this compound thanks to the process is very important. The second reactor filter, consisting of a layer of activated carbon, further reduces the amount of hydrogen sulphide and pushes the reduction to 100%.
L'exemple de mise en oeuvre du procédé ici décrit n'a pas pour objectif de réduire la portée de l'invention. En particulier, il pourra être envisagé de placer les moyens de ventilation en un autre endroit du réseau gravitaire, ou d'employer un filtre d'une autre nature, sans sortir du cadre de l'invention. The example of implementation of the method described here is not intended to reduce the scope of the invention. In particular, it may be envisaged to place the ventilation means at another location in the gravity network, or to use a filter of another nature, without departing from the scope of the invention.
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Citations (4)
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| FR738629A (en) * | 1932-06-14 | 1932-12-28 | Town sanitation process | |
| GB446066A (en) * | 1932-09-14 | 1936-04-23 | Heinrich Blunk | Improvements relating to the purification of sewage or of gases containing air or oxygen |
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| US4919814A (en) * | 1989-04-13 | 1990-04-24 | Hydro Systems, Inc. | System and method for treating wastewater collected from septic tanks and similar installation |
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1992
- 1992-10-09 FR FR9212317A patent/FR2696642B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2696642B1 (en) | 1994-12-23 |
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