FR2708923A1 - Process and device for continuous removal of organic residual fats in a closed circuit, using the aerobic digestion principle - Google Patents

Process and device for continuous removal of organic residual fats in a closed circuit, using the aerobic digestion principle Download PDF

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Abstract

Process of treatment carried out in 2 different and complementary successive stages. The whole of the device for treatment consists essentially of two cylindrical vessels with a frustoconical bottom, this particular shape being intended to facilitate the settling and discharging of heavy sludge. In the first stage - vessel 1: the physicochemical treatment is intended for the operations of adjusting the pH, oxygenation, stirring resulting in the dispersion of fats into fine particles and, as a result, the separation and the settling of the heavy sludge. In the second stage - vessel 2: the biological treatment is intended for aerobic digestion; if need be, specific seeding bacteria are added for this operation. The result of the treatment is the biological digestion of the fats and their removal in the form of carbon dioxide, biomass and water.

Description

Procédé et dispositif d'élimination continue en circuit fermé des graisses résiduelles organiques, selon le principe de la digestion aérobie.Process and device for continuous elimination in a closed circuit of organic residual fats, according to the principle of aerobic digestion.

L'invention présentée concerne un procédé et un dispositif (dessin fig. I) destiné à le mettre en oeuvre afin d'eliminer par digestion biologique les graisses résiduelles présentes dans les réseaux urbains ou dans les systèmes destinés à contenir leur dispersion dans l'environnement naturel.The invention presented relates to a process and a device (drawing fig. I) intended to implement it in order to eliminate by biological digestion the residual fats present in urban networks or in systems intended to contain their dispersion in the environment natural.

Cette invention est caractérisée par la possibilité de son intégration facile dans les ouvrages existants, en y apportant de surcroit un supplément d'efficacité.This invention is characterized by the possibility of its easy integration into existing structures, while additionally providing additional efficiency.

On connaît le gisement des graisses résiduelles sous la forme d'un effluent boueux, plus ou moins liquide, normalement pompable et dont la phase acqueuse représente en moyenne 80 % de son volume, cet effluent est très fermentescible, générateur d'odeurs genantes, ou emanations toxiques (présence
H2S), un pH acide, environ 5 à 6, avec une évolution dans le temps qui tend à augmenter les difficultés de traitement.We know the deposit of residual fats in the form of a muddy effluent, more or less liquid, normally pumpable and whose aqueous phase represents on average 80% of its volume, this effluent is very fermentable, generating annoying odors, or toxic fumes (presence
H2S), an acidic pH, about 5 to 6, with an evolution over time which tends to increase the difficulties of treatment.

On peut evaluer approximativement à 25 % du gisement total, les graisses récupérées en station d'épuration qui seront acheminées vers les decharges ou déposantes qui en recoivent déjà 30 % issues des bacs à graisses des collectivités, on peut supposer que le solde se reparti entre l'épandage agricole pour 25 %, l'incinération et le compostage pour 20 %.We can estimate approximately 25% of the total deposit, the fats recovered in treatment plant which will be sent to landfills or depositors who already receive 30% from grease traps of communities, we can assume that the balance is distributed between agricultural spreading for 25%, incineration and composting for 20%.

A l'extérieur des installations d'assainissement, la situation reste également préoccupante, le gisement des déchets organiques graisseux est dispersé, difficilement contrôlable, et représente pour l'environnement une source de nuisances très importante.Outside the sanitation facilities, the situation also remains worrying, the deposit of greasy organic waste is dispersed, difficult to control, and represents a very significant source of pollution for the environment.

Bien que les graisses organiques issues des réseaux collecteurs urbains soient partiellement récupérees en station d ' épuration par les dégraisseurs d'entrée, on peut observer des graves dysfonctionnements qui affectent l'efficacité des systèmes d'épuration prévus à cet effet. Ceci, partiellement du aux mauvais rendements des dégraisseurs, en présence d'une surcharge en graisses.Although organic fats from urban collection networks are partially recovered in the treatment plant by the inlet degreasers, serious malfunctions can be observed which affect the efficiency of the treatment systems provided for this purpose. This, partly due to the poor performance of degreasers, in the presence of an excess of fat.

Les graisses ont une faculté de dégradation biologique très lente et leur présence permanente dans les réseaux et les dispositifs d'épuration (plus de 50 % ne sont pas retenues) gênent d'une manière considérable le fonctionnement des systèmes de pompage et d'aération, provoquant presque toujours le développement de bactéries filamenteuses (genre NOCARDIA et
MICROTHRIX), ces phénomènes dit de wbulking", et 1'envahissement plus ou moins important par des mousses stables, qui vont contrarier la capacité de floculation et de decantation des boues et bloquer les échanges gazeux indispensables à l'épuration. Fats have a very slow capacity for biological degradation and their permanent presence in networks and purification devices (more than 50% are not retained) considerably hamper the functioning of pumping and aeration systems, almost always causing the development of filamentous bacteria (genus NOCARDIA and
MICROTHRIX), these so-called wbulking phenomena, and more or less significant invasion by stable foams, which will interfere with the flocculation and settling capacity of the sludge and block the gas exchanges essential for purification.

Autour des années 1985, lors de campagnes de recherche, quelques procedes de dégradation biologique, suivis d'installations, ont été expérimentés avec un certain succès.Around the years 1985, during research campaigns, some methods of biological degradation, followed by installations, were tried with some success.

Cependant, à l'époque, l'articulation des phenomènes chimiques et biologiques concernant la dégradation des acides gras, notamment l'hydrolyse restant assez mal perçue, il semble que cette absence d'une explication scientifique claire et précise a fait obstruction au developpement des différents procédés mis en place.However, at the time, the articulation of chemical and biological phenomena concerning the degradation of fatty acids, in particular hydrolysis remaining rather badly perceived, it seems that this absence of a clear and precise scientific explanation obstructed the development of different processes implemented.

Donc, à ce jour, en dehors des traitements biologiques déjà expérimentés, aucune autre technique utilisée, n a pu donner entière satisfaction, notamment parce qu'elle nécessitent toujours des manipulations diverses entrainant nécessairement des charges financières prohibitives en transports, concentrations de produits, mélanges complexes, ou production finale de déchets résiduels gênants.Therefore, to date, apart from the biological treatments already experienced, no other technique used has been able to give complete satisfaction, in particular because it always requires various manipulations necessarily entailing prohibitive financial burdens in transport, concentrations of products, complex mixtures. , or final production of annoying residual waste.

Les graisses représentent environ 10 % de la masse des refus de dégraisseurs, elles contiennent un pourcentage important d'acides gras à longues chaines, 16 à 18 atomes de carbone, difficiles à éliminer dans des délais raisonnables. C'est un mélange complexe de glycérides simples ou mixtes, qui libèrent les acides gras sous l'action biologique des micro-organismes naturellement présents dans le milieu naturel des réseaux urbains, et donc des stations d'épuration, sauf bien entendu si ces bactéries et leur milieu enzymatique se trouvent fragilisés après avoir subi une inhibition ou un empoisonnement de leur milieu.Fats represent around 10% of the mass of degreaser rejects, they contain a large percentage of long chain fatty acids, 16 to 18 carbon atoms, which are difficult to remove within a reasonable time. It is a complex mixture of simple or mixed glycerides, which release fatty acids under the biological action of microorganisms naturally present in the natural environment of urban networks, and therefore of treatment plants, except of course if these bacteria and their enzymatic medium are weakened after having been inhibited or poisoned by their medium.

On peut remarquer que les rejets de graisses usagées sont de plus en plus importants et surtout souvent associés à des composés chimiques tels que désinfectants, bactéricides, bactériostatiques détergents, acides, bases, émulsionnants divers.It can be noted that the discharges of used fats are more and more important and especially often associated with chemical compounds such as disinfectants, bactericides, bacteriostatic detergents, acids, bases, various emulsifiers.

Lorsque le milieu naturel n' est plus protégé, des problèmes graves de dysfonctionnement peuvent alors survenir.When the natural environment is no longer protected, serious problems of dysfunction can then arise.

C'est pourquoi il faudra réduire, voire éliminer les conséquences de l'impact des chocs toxiques sur la bio-masse, en introduisant les élements d'une nouvelle vie biologique, par un ensemencement temporaire par un melange adapte de bactéries spécialisées. Celles-ci seront capables d'agir comme des catalyseurs en permettant aux réactions chimiques de s 'effectuer dans des conditions compatibles avec le milieu.This is why it will be necessary to reduce, even eliminate the consequences of the impact of toxic shocks on the biomass, by introducing the elements of a new biological life, by temporary sowing with an adapted mixture of specialized bacteria. These will be able to act as catalysts by allowing chemical reactions to take place under conditions compatible with the medium.

En face des problèmes que fait apparaitre la présentation de la situation actuelle, il y a la solution que peut apporter le procédé de traitement biologique présenté dans ce descriptif.Faced with the problems that arise from the presentation of the current situation, there is the solution that the biological treatment process presented in this description can provide.

La technique du traitement est caractérisée par la combinaison de 2 phases séparees complémentaires qui comportent chacune une succession d'opérations physico-chimiques et biologiques aboutissant à la transformation et 1 'élimination des graisses en DIOXYDE de CARBONE, en BIOMASSE et en EAU. The treatment technique is characterized by the combination of 2 separate separate phases which each include a succession of physico-chemical and biological operations leading to the transformation and elimination of fats into CARBON DIOXIDE, BIOMASS and WATER.

Ces deux phases s opèrent dans un dispositif (dessin fig. 1), qui reçoit l'effluent chargé de graisses, dérivé ou repris, qui après traitement ira rejoindre le courant normal de l'installation générale, en y apportant une nouvelle dynamique de bio-degradabilité (cas d'intégration sur un site de station d'epuration). Toutes les operations sont programmées sur un automate, la conduite ne demande que des contrôles analytiques.These two phases operate in a device (drawing fig. 1), which receives the fat-laden effluent, derived or taken up, which after treatment will join the normal flow of the general installation, bringing in a new dynamic of bio -gradability (case of integration on a wastewater treatment plant site). All operations are programmed on a PLC, driving requires only analytical controls.

Dans la première phase, les opérations sont caractérisées par les étapes suivantes : arrivée en (1) des graisses en provenance du système de dégraissage au fur et à mesure de leur formation ou d'un stockage conditionne. Ces graisses vont s'écouler dans la cuve (2) ou séparateur, puis l'apport d'une solution alcaline va corriger et maintenir le pH entre 7-8, pendant que va fonctionner l'inJection d'air en provenance du surpresseur (14) par la rampe d'aération (3) puis l'addition de produits chimiques en provenance du distributeur (15), tels que carbonates, chaux en solution. Le brassage est assuré par la double action de l'injection d'air et la recirculation par la pompe immergée (4).In the first phase, the operations are characterized by the following stages: arrival in (1) of the greases coming from the degreasing system as and when they are formed or from conditioned storage. These greases will flow into the tank (2) or separator, then the addition of an alkaline solution will correct and maintain the pH between 7-8, while the injection of air from the booster will work ( 14) by the ventilation ramp (3) then the addition of chemicals from the distributor (15), such as carbonates, lime in solution. Mixing is ensured by the double action of air injection and recirculation by the submerged pump (4).

Des arrêts a durée programmée pour tranquilisation sont prévus, la fréquence de vidange de cette cuve est également prévue et par sécurité, complétee par les régulateurs de niveau (19).Stops with programmed duration for tranquilization are provided, the frequency of emptying this tank is also provided and for safety, supplemented by the level regulators (19).

La canalisation de la pompe (4) sert à la fois à la recirculation et au transfert vers la cuve de digestion (9) par le jeu des vannes (5 et 6). Les boues lourdes sont évacuées en (il), après le fonctionnement éventuel du systeme de debouchage par air (13).The pipe of the pump (4) is used both for recirculation and for transfer to the digestion tank (9) by the set of valves (5 and 6). Heavy sludge is discharged in (II), after the possible operation of the air uncorking system (13).

Selon la qualité, et les caractéristiques des graisses à traiter et leur comportement, il sera possible d'établir et de programmer 1'addition et la quantité des produits destinés à modifier la chimie du milieu, on peut citer des produits tels que : CARBONATE de CALCIUM (CaC03), ou CHAUX, Ca (OH)2 en solution à 5 * ou toute combinaison électrolytique.According to the quality, and the characteristics of the greases to be treated and their behavior, it will be possible to establish and program the addition and the quantity of the products intended to modify the chemistry of the medium, we can cite products such as: CARBONATE CALCIUM (CaC03), or CHAUX, Ca (OH) 2 in 5 * solution or any electrolytic combination.

Le but des opérations de cette première phase est de libérer les graisses d'une partie des éléments organiques entrainés par les phénomènes de flottation, elles vont ainsi se trouver allegees et mieux dispersées en fines particules par cette action physico-chimique, cependant que les boues lourdes vont décanter.The aim of the operations of this first phase is to release the fats from part of the organic elements entrained by the flotation phenomena, they will thus be alleviated and better dispersed into fine particles by this physicochemical action, while the sludge heavy will settle.

Les boues lourdes sont susceptibles de gêner le traitement, ou de piéger des graisses ou des savons calciques insolubles.Heavy sludge is likely to interfere with the treatment, or to trap insoluble grease or calcium soaps.

L'effluent ainsi traite sera caractérisé par un pH stable (7 8). The effluent thus treated will be characterized by a stable pH (7 8).

Lorsque la neutralisation est faite avec de la chaux, il est conseillé d'en éviter l'excès qui peut conduire à la formation de savons calciques, avec le risque de les retrouver décantés avec les boues.When neutralization is done with lime, it is advisable to avoid excess which can lead to the formation of calcium soaps, with the risk of finding them decanted with sludge.

L'effluent ainsi obtenu sera transféré par la pompe (4) vers la cuve de digestion (9) pour la deuxième phase du traitement. The effluent thus obtained will be transferred by the pump (4) to the digestion tank (9) for the second phase of the treatment.

La programmation de l'évacuation des boues lourdes déposées lors du déroulement des opérations de la première phase, dépendra du volume accumulé au fond du séparateur pendant un temps détermine ce réglage sera normalisé après quelques j ours de fonctionnement.The programming of the evacuation of the heavy sludge deposited during the course of the operations of the first phase, will depend on the volume accumulated at the bottom of the separator for a time determines this setting will be normalized after a few days of operation.

La deuxième phase de traitement, ctest- & -dire la dégradation biologique va s'effectuer dans la cuve de digestion (9), le dimensionnement de cette cuve est calculé d'après le volume des graisses à traiter (refus de dégraisseur), soit au moins 10 fois le volume de ces refus pour une durée de 24 heures.The second phase of treatment, ctest- & -dire biological degradation will be carried out in the digestion tank (9), the sizing of this tank is calculated according to the volume of fat to be treated (refusal of degreaser), or at least 10 times the volume of these refusals for a period of 24 hours.

Cette cuve a la forme cylindrique, avec un forld tronconique, elle comporte une rampe d'injection d'air (12), une pompe immergee (10) reliée à la canalisation servant à la fois à la recirculation et à l'évacuation vers (18), par le Jeu des vannes hydrauliques (7 et 8), et les régulateurs de niveau (20). Une sortie pour évacuation (11) de boues se trouve à la base de la cuve.This tank has the cylindrical shape, with a frustoconical forld, it comprises an air injection ramp (12), an immersed pump (10) connected to the pipe serving both for recirculation and evacuation to ( 18), by the set of hydraulic valves (7 and 8), and the level regulators (20). A sludge outlet (11) is located at the base of the tank.

Les canalisations des pompes (4 et 10) sont pourvues de manchons chauffants destinés à pallier des baisses importantes de température (baisse en dessous de l54C). The pipes of the pumps (4 and 10) are provided with heating sleeves intended to compensate for significant drops in temperature (drop below l54C).

Le traitement dans cette cuve est caractérisé par le conditionnement spécifique de l'effluent qui reçoit par une pompe doseuse une solution biologique contenant un mélange de bactéries et d'enzymes.The treatment in this tank is characterized by the specific conditioning of the effluent which receives by a dosing pump a biological solution containing a mixture of bacteria and enzymes.

Un distributeur (16) en assure 1' admission programmée, ce produit est capable de dégrader les polluants par l'action des enzymes agissant comme catalyseurs, et permettant aux réactions chimiques de s' effectuer dans des conditions compatibles avec le milieu.A distributor (16) ensures programmed intake, this product is capable of degrading pollutants by the action of enzymes acting as catalysts, and allowing chemical reactions to take place under conditions compatible with the medium.

Un produit support de bactéries est également prévu, et selon les besoins, des nutriments, activateurs, azote, phosphore.A support product for bacteria is also provided, and as required, nutrients, activators, nitrogen, phosphorus.

Les quantités de produits biologiques à admettre seront déterminés et ajustés après quelques jours de fonctionnement.The quantities of organic products to be accepted will be determined and adjusted after a few days of operation.

Les quantités peuvent également être diminuées progressivement, voire même temporairement interrompues des que 1 'ensemble de 1'installation présentera un enrichissement suffisant en souches auto-résistantes.The quantities can also be gradually reduced, or even temporarily interrupted as soon as the whole of the installation shows sufficient enrichment in self-resistant strains.

Le traitement dans cette deuxième phase doit permettre d'obtenir un effluent ayant une excellente décantabilité. Les rejets seront évacues vers les bassins d'aération, les boues de la cuve seront dirigées vers 1 t entree de la station.The treatment in this second phase must make it possible to obtain an effluent having an excellent settling capacity. The discharges will be evacuated to the aeration tanks, the sludge from the tank will be directed to 1 t entry to the station.

tes differents produits à utiliser, la composition des melanges biologiques, comme la conduite du traitement, doit être adapte à chaque cas, après une étude préalable précédé de l'établissement d'un diagnostic sur l'état de la BIOMASSE concernee. the different products to be used, the composition of the biological mixtures, as well as the management of the treatment, must be adapted to each case, after a prior study preceded by the establishment of a diagnosis on the state of the BIOMASS concerned.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1) PROCÉDÉ de traitement de l'effluent graisseux par digestion biologique des acides gras est caractérisé par 2 phases principales distinctes liées aux opérations particulières de chaque phase.1) PROCESS for treating fatty effluent by biological digestion of fatty acids is characterized by 2 distinct main phases linked to the specific operations of each phase. a) en SÉPARATEUR (2) ou sont éffectuées des opérations PHYSICO-CHIMIQUES : brassage, neutralisation1 injection d'air; caractéristique de l'effluent à obtenir niveau moyen d'oxygène dissout :2 mgil - pH :7.8 b) en DIGESTEUR (9) ou sont effectuées les opérations de conditionnement du milieu.a) in a SEPARATOR (2) where PHYSICO-CHEMICAL operations are carried out: stirring, neutralization 1 injection of air; characteristic of the effluent to obtain average dissolved oxygen level: 2 mgil - pH: 7.8 b) in DIGESTER (9) where the medium conditioning operations are carried out. Caractéristique de l'effluent a' obtenir: fluidité, arrêt des fermentations et des dégagements gazeux toxiques ou malodorants.Characteristic of the effluent to be obtained: fluidity, cessation of fermentations and toxic or smelly gas evolution. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la modification de structure de l'effluent qui sefluidifie en présentant une tendance a la fiotîlaflon des graisses, et la d8cantation des boues lourdes. Le transfert des graisses et l'évacuation des boues lourdes s'effctueront selon un cycle programmé.2) Process according to claim 1, characterized by the modification of the structure of the effluent which is fluidized by presenting a tendency to the fiotilaflon of fats, and the settling of heavy sludge. The transfer of grease and the evacuation of heavy sludge will be carried out according to a programmed cycle. 3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le traitement de digestion biologique aérobie des acides gras arrivant dans le digesteur (9), la teneur moyenne conseillée pour un rendement optimum est de 50 grflitre, une dilution éventuelle sera pratiquée.3) Method according to claim 1 characterized by the treatment of aerobic biological digestion of fatty acids arriving in the digester (9), the average content recommended for optimum yield is 50 grflitre, a possible dilution will be practiced. Apport d'un mélange bactérien lipolytique, pour un ensemencement convenablement activé, présence suffisante de nutriments, levures, enzymes,azote, et support bactérien. Evacuation ou recyclage périodique programmé de l'effluent digéré. Supply of a lipolytic bacterial mixture, for suitably activated seeding, sufficient presence of nutrients, yeasts, enzymes, nitrogen, and bacterial support. Evacuation or scheduled periodic recycling of the digested effluent. 4) Procédé selon la revendication (3) caractérisé par la possibilité de recyclage en station d'épuration des effluents traités, succeptibles d'apporter un équilibre chimique et une activation biologique importante et efficace pour l'ensemble du système épuratoire.4) Method according to claim (3) characterized by the possibility of recycling treated effluents in the purification station, capable of bringing a chemical balance and a significant and effective biological activation for the entire purification system. 5) DISPOSITIF destiné a la mise en oeuvre du procédé, selon rune quelconque des revendications 1 à 4, caractérise par un ensemble de 2 cuves (2 et 9), à fond tronconique, forme nécessaire pour une meilleure séparation des boues. Elles sont reliées entre elles par une tuyauterie munie de vannes pneumatiques, (5.6.7.8. ). Chaque cuve est équipée d'une pompe immergiez fonctionnant pour recirculation ou transfert par le jeu des vannes (5.6.7.8.). Dessin fig 1. Un bon rapport des volumes entre les cuves serait de 1 à 10. La cuve 2 est le séparateur1 ou s'effectue le traitement physico-chimique, qui va fluidifier l'effluent, et provoquer rapidement la décantation des boues, et la flottation des graisses.5) DEVICE intended for the implementation of the method according to any of claims 1 to 4, characterized by a set of 2 tanks (2 and 9), with frustoconical bottom, shape necessary for better separation of the sludge. They are interconnected by a pipe fitted with pneumatic valves, (5.6.7.8.). Each tank is equipped with a submersible pump operating for recirculation or transfer through the play of valves (5.6.7.8.). Drawing fig 1. A good volume ratio between the tanks would be from 1 to 10. The tank 2 is the separator1 where the physico-chemical treatment is carried out, which will fluidify the effluent, and quickly cause the sludge to settle, and fat flotation. La cuve digesteur 9 est destinée 9 l'élimination bilogique des acides gras par activation biologique.The digester tank 9 is intended for the 9 elimination of fatty acids by biological activation. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par I'emplacement particulier du point de reprise des pompes (4 et 10), niveau inférieur de la partie cylindrique des cuves et destiné å éviter un entrainement des boues décantées a la limite de ce niveau.6) Device according to claim 5 characterized by the particular location of the pump recovery point (4 and 10), lower level of the cylindrical part of the tanks and intended to avoid entrainment of the settled sludge at the limit of this level. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le fonctionnement est asservi à l'automatisme programmable. 7) Device according to any one of claims 5 and 6 characterized in that the operation is controlled by the programmable automation.
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