FR2751320A1 - Installation de traitement d'eau a lit fluidise et decantation physico-chimique et procedes pour la mise en oeuvre d'une telle installation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation pour le traitement d'une eau en vue de son épuration caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (1) mettant en oeuvre au moins un premier matériau support de densité différente de 1 et pourvu de moyens de recirculation interne (2), et au moins un dispositif de décantation physico-chimique (3) de l'eau provenant dudit lit fluidisé (1) incluant des moyens d'injection (4) d'au moins un matériau floculant dans ladite eau, et en ce qu'elle comprend des moyens de recyclage (5) dudit matériau support décanté dans ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) vers ledit lit fluidisé (1).

Description

Installation de traitement d'eau à lit fluidisé et décantation physicochimique et procédés pour la mise en oeuvre d'une telle installation.

La présente invention concerne un procédé de traitement des eaux résiduaires en vue de leur épuration. Plus précisément l'invention concerne un tel procédé incluant une étape biologique.

Quatre types de réacteurs biologiques sont classiquement utilisés pour le traitement des eaux résiduaires : les réacteurs à boues activées, les réacteurs à lit bactérien, les biofiltres et les réacteurs à lit fluidisé.

Dans les réacteurs biologiques à boues activés, les eaux à traiter sont mélangées intimement dans un bassin avec des flocs bactériens. Dans ce type de réacteur, un mélange de flocs et d'eaux traitées (appelé liqueur mixte) est récupéré à la sortie du bassin. Cette liqueur mixte est envoyée dans un clarificateur grâce auquel les boues biologiques peuvent être séparées de l'eau traitée, les boues décantées pouvant alors être recyclées vers le bassin de boues activées. Ce type de réacteur présente le gros inconvénient de ne permettre qu'une faible concentration bactérienne et donc d'induire des tailles d'installation très importantes.

Dans les réacteurs à lit bactérien, les eaux à traiter ruissellent sur des structures dont la surface est couverte de bactéries. De tels caractéristiques permettent de retenir la majeure partie de la biomasse mise en oeuvre dans le réacteur, et de n'évacuer avec l'eau quittant le réacteur que l'excédent de biomasse. Cet excédent de biomasse est récupéré à la sortie du réacteur dans un clarificateur. Ces réacteurs présentent l'avantage de pouvoir fonctionner en continu. Toutefois, ils nécessitent également la construction d'installations de grandes dimensions.

Dans les biofiltres, un matériau granulaire fin (tel que du gravier par exemple) recouvert de bactéries est immergé dans le courant d'eau à traiter. L'utilisation d'un tel matériau permet de disposer d'une haute densité des bactéries dans de tels réacteurs et d'obtenir des installations très compactes. Toutefois, ces techniques impliquent la nécessité de recourir à de fréquents lavages périodiques pour éliminer les boues en excès présentent dans le biofiltre et qui, à terme, peuvent bloquer le fonctionnement du réacteur.

De tels biofiltres ne peuvent donc fonctionner en continu.

Enfin, dans les réacteurs à lit fluidisé, auxquels se rapporte plus précisément l'invention, un matériau granulaire fin recouvert de bactéries est également immergé dans le courant d'eau à traiter mais ce matériau est maintenu en suspension, généralement en maintenant une vitesse de circulation des eaux dans le réacteur, voisine de la vitesse de fluidisation du matériau support de bactéries, à l'aide d'un circuit de recyclage interne équipé d'un organe moteur (pompe ou airlift par exemple). Un tel réacteur à lit fluidisé est notamment décrit dans le brevet FR8406011.

Ces réacteurs à lit fluidisé permettent, comme les biofiltres, le traitement de fortes charges de pollution dans de faibles volumes, et donc la réalisation d'installations compactes. De plus, grâce à l'auto-nettoyage provoqué par le passage de l'eau sur le matériau granulaire et le passage de celui-ci dans les circuits de recyclage internes, ils n'impliquent pas la mise en oeuvre de fréquents lavages périodiques et leur fonctionnement peut donc être continu. Enfin, ils présentent également l'avantage de permettre le traitement, dans le même appareil, de flux hydrauliques pouvant présenter de fortes variations, ceci en jouant sur les taux de recyclage.

Toutefois, un inconvénient posé par ce type de réacteur réside dans le fait que lors de leur utilisation une partie des grains de matériaux qu'ils mettent en oeuvre voit sa densité diminuer du fait d'un ensemencement excessif par les bactéries. Ces grains, entourés d'une gangue bactérienne trop épaisse, deviennent peu à peu plus légers que les grains normalement ensemencés et sont alors transportés par le courant d'eau traitée à l'extérieur du réacteur. Il est donc nécessaire de prévoir, à la sortie des réacteurs à lit fluidisé des moyens permettant de retenir au moins une partie de ces grains de façon à limiter leur départ avec les eaux traitées. Toutefois, du fait de leur faible densité, ces grains présentent une vitesse de décantation faible. Il est donc nécessaire d'utiliser des moyens de décantation de grandes dimensions. Toutefois, malgré cela, une partie des grains du matériau support se trouvent entraînés avec l'eau traitée.

L'objectif de la présente invention est de proposer une installation permettant de répondre à ce problème technique.

Plus précisément, un objectif de la présente invention est de décrire une telle installation permettant de diminuer les fuites du matériau support utilisé et d'améliorer son pouvoir à décanter.

Encore un autre objectif de l'invention est de décrire une telle installation permettant d'améliorer la récupération du matériau support.

Encore un autre objectif de la présente invention est d'obtenir une telle installation présentant des dimensions réduites par rapport aux installations de l'état de la technique.

Un autre objectif de la présente invention est de présenter une telle installation permettant d'accroître la qualité des eaux traitées.

Par ailleurs,un objectif de la présente invention est aussi de proposer un procédé d'utilisation d'une telle installation permettant de traiter les fortes augmentations du débit d'eau à épurer, telles que celles observées en temps de pluie ou d'orage.

En effet, les installations classiques de l'état de la technique ne permettent de traiter, à la fois sur le plan de la pollution carbonée et sur le plan de la pollution azotée, que les débits de temps de pluie ne dépassant pas 3 ou 4 fois le débit moyen du temps sec. Lorsque l'on souhaite traiter les débits de temps de pluie supérieurs à 3 ou 4 fois le débit moyen du temps sec, il est nécessaire d'avoir recours à des dispositifs de traitement physico-chimiques qui permettent un traitement sans limite de débit mais qui n'autorisent pas un traitement de la pollution azotée. En bref, dès que le débit de temps de pluie devient trop important, il n'existe pas dans l'état de la technique de moyens économiques permettant de traiter l'effluent à la fois sur le plan de la pollution carbonée et sur le plan de la pollution azotée.

C' est donc également un objectif de la présente invention de répondre à ce problème technique.

Ces différents avantages, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, sont atteints grâce à l'invention qui concerne une installation pour le traitement d'une eau en vue de son épuration caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier dispositif de traitement biologique à lit fluidisé mettant en oeuvre au moins un premier matériau support de densité différente de celle de l'eau et pourvu de moyens de recirculation interne, et au moins un dispositif de décantation physico chimique de l'effluent provenant dudit lit fluidisé incluant des moyens d'injection d'au moins un matériau floculant dans ladite eau, et en ce qu'elle comprend des moyens de recyclage dudit matériau support décanté dans ledit dispositif de décantation physicochimique vers ledit lit fluidisé.

On notera que dans le cadre de la présente description, les termes "dispositif de décantation physico-chimique" désignent tout dispositif de traitement physico-chimique présentant des moyens de décantation intrinsèques. A ce sujet, le dispositif de décantation physico-chimique utilisé peut être constitué par n'importe quel dispositif de type connu.

Toutefois, le dispositif de traitement physico-chimique utilisé dans le cadre de la présente invention est préférentiellement du type comprenant des moyens de décantation lamellaire constitués, de façon classique par une pluralité de plaques inclinées parallèles entre elles et prévues dans la partie supérieure du dispositif.

Selon la présente invention, et d'une façon surprenante, l'injection d'un ou plusieurs agents floculants (pouvant notamment être constitués par des polymères naturels ou synthétiques) dans l'eau sortant du réacteur à lit fluidisé permet d'augmenter considérablement la vitesse de décantation des grains de matériaux support surensemencés partant avec cette eau. Ainsi, grâce à un tel procédé, il est possible de récupérer la quasi4otalité de ces matériaux grâce aux moyens de décantation inclus dans le dispositif même de traitement physico-chimique.

La présente invention, propose donc de mettre en oeuvre des moyens de traitement physico-chimiques en aval de moyens de traitement biologique mettant en oeuvre un lit fluidisé de matériau support pour améliorer le fonctionnement de ce lit fluidisé. A ce sujet, on notera que, dans le cadre de l'état de la technique, les moyens de traitement physico-chimiques sont classiquement mis en oeuvre en amont des moyens de traitement biologiques.

En ce qui concerne le dispositif biologique à lit fluidisé, on notera que le matériau support utilisé pourra être constitué par n'importe quel matériau connu de l'homme de l'art utilisé pour ce type de dispositif, tel que, de façon non limitative, du sable, de l'argile cuite, du verre... Le diamètre des grains de ce matériau pourra être compris entre 50 et 1000 micromètres ou, préférentiellement, entre 80 et 300 micromètres.

Les moyens de recyclage utilisés dans le cadre de la présente invention permettent de séparer les grains dudit matériau support du reste des boues recueillies par les moyens de décantation du dispositif de décantation physico-chimique et de les renvoyer dans le dispositif biologique à lit fluidisé. Ces moyens de recyclage pourront inclure tout dispositif adapté connu de l'homme de l'art pour effectuer une telle opération, tels que notamment une centrifugeuse ou un hydrocyclone. Le reste des boues provenant de la séparation pourra quant à lui être envoyé vers des moyens de traitement adaptés.

Préférentiellement, ledit dispositif de décantation physico-chimique inclut également des moyens d'injection d'au moins un matériau coagulant dans ledit effluent.

Il a en effet été constaté que l'injection simultanée d'un ou plusieurs agents coagulants (pouvant par exemple être constitués de sels métalliques tels que notamment le chlorure ferrique ou le sulfate d'aluminium), dans l'effluent sortant du réacteur à lit fluidisé, permettait également de décanter très rapidement les boues en excès entraînées par l'effluent et, de surcroît, d'affiner l'effluent final (coagulation des colloïdes, décantation des matières en suspension) et d'obtenir une eau traitée de très bonne qualité.

De plus, comme le sait l'homme de l'art, l'utilisation d'un tel coagulant permet également de déphosphater l'eau traitée.

Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention ledit dispositif de décantation physico-chimique est du type à flocs lestés par au moins un second matériau support de densité supérieure à 1 et l'installation comprend des moyens de recyclage interne dudit matériau de lestage. Un dispositif de ce type est décrit notamment dans le brevet français n" 880288.

L'utilisation d'un tel type de dispositif de décantation physico-chimique permet, outre les avantages mentionnés ci-dessus, d'accélérer considérablement la vitesse de décantation des flocs dont il permet la formation et permet ainsi de faciliter la séparation du ou des matériaux support utilisés du reste de l'effluent.

Avantageusement, ladite installation comprend de plus au moins un dispositif de traitement biologique amont prévu en amont dudit dispositif de traitement biologique à lit fluidisé ainsi que des premiers moyens de recirculation d'au moins une partie de l'effluent provenant dudit dispositif de traitement biologique vers ledit dispositif amont.

Un tel dispositif amont pourra notamment fonctionner en conditions anoxiques de façon à dénitrifier l'eau traitée tout en éliminant sa pollution carbonée, le premier dispositif fonctionnant quant à lui en conditions aérobies et permettant de la nitrifier et finissant de dégrader sa pollution carbonée. L'installation selon l'invention pourra ainsi être utilisée pour abattre à la fois la pollution carbonée et la pollution azotée de l'eau traitée.

Selon une variante de l'invention, un tel dispositif de traitement biologique amont comprend au moins un bassin de boues activées, au moins un clarificateur, et des seconds moyens de recirculation externe des boues provenant dudit clarificateur.

Comme précisé ci-dessus, le dispositif amont sera généralement utilisé en conditions d'anoxie. Toutefois, il pourra aussi être envisagé, dans certains cas, de l'utiliser en conditions aérobies. A ce titre ce dispositif sera avantageusement pourvu de moyens d'aération.

Selon une autre variante particulièrement intéressante de l'invention, ledit dispositif de traitement biologique amont est un second dispositif de traitement biologique à lit fluidisé mettant en oeuvre un troisième matériau support de densité différente de 1, et préférentiellement de densité supérieure à 1.

Bien que l'invention puisse être mise en oeuvre avec n'importe quel type de dispositif de traitement biologique à lit fluidisé tel que décrit dans le préambule de la présente description, on notera que le ou les dispositif de ce type utilisés en conditions aérobies seront avantageusement du type pour lesquels l'organe moteur des moyens de recirculation interne est constitué par un courant ascendant de bulles de gaz (oxygéné ou non), telles que notamment des bulles d'air formant un "airlift".

Lorsqu'il sera choisi de mettre l'invention en oeuvre avec un deuxième et/ou un troisième matériau support granulaire, c'est-à-dire lorsque l'on choisira d'utiliser un dispositif de décantation physico-chimique du type à flocs lestés et/ou un deuxième lit fluidisé amont, il pourra être envisagé d'utiliser pour constituer les matériaux supports soit un matériau de nature et de granulométrie commune au premier lit fluidisé et au dispositif de décantation physico-chimique et/ou au deuxième lit fluidisé, soit des matériaux de natures et/ou de granulométries différentes.

L'utilisation du même matériau support pour les deux ou trois dispositifs aura l'avantage d'autoriser une circulation du matériau support d'un dispositif vers le ou les dispositifs suivants. L'utilisation du même matériau support circulant dans les différents dispositifs peut permettre également d'envisager une étape de traitement supplémentaire à l'amont présentant des conditions anaérobies et susceptible de réaliser une élimination biologique du phosphore.Les moyens de recyclage de ce matériau support pourront alors être communs à tous les dispositifs mettant en oeuvre ce matériau, et permettront de recycler ce matériau vers ceux-ci. Ainsi, on pourra réduire les coûts liés à la séparation de ce matériau support à sa sortie du dispositif de décantation physico-chimique.

L9utilîsation de matériaux supports de nature et/ou de granulométrie différentes permettra d'optimiser le fonctionnement des dispositifs concernés. Lesdits moyens de recyclage de matériau support pourront alors inclure des moyens permettant de recycler à la fois ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support essentiellement vers les dispositifs dont ils proviennent respectivement.

Selon une autre variante, le premier et/ou le second dispositif à lit fluidisé seront du type permettant de ne retenir que le matériau support qui leur correspond.

Avantageusement, l'installation selon l'invention présente également des moyens de décantation primaire. De tels moyens de décantation primaire pourront par exemple être constitués de moyens de décantation simple (clarificateur) ou encore de moyens de décantation physico-chimique, notamment du type à flocs lestés.

L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'une installation telle que décrite ci-dessus permettant de traiter de fortes variations du débit d'eau à traiter du type de celles observées par temps de pluies ou d'orage.

Comme détaillé ci-dessus, l'installation selon l'invention inclut un dispositif biologique à lit fluidisé qui comprend des moyens de recirculation interne permettant de maintenir la vitesse ascendante de l'eau supérieure à la vitesse de fluidisation du matériau support de bactéries. De tels moyens de recirculation interne peuvent notamment comprendre une pompe ou des moyens créant un "airlift". Dans ses variantes préférentielles de mise en oeuvre, l'installation peut comprendre de plus un second dispositif biologique à lit fluidisé, présentant également des moyens de recirculation interne. Egalement comme décrit ci-dessus, l'installation comprend préférentiellement des premiers et éventuellement des seconds moyens de recirculation externe de l'eau traitée ou des boues produites (lors de l'utilisation d'un bassin amont de boues activées).

Selon l'invention, le procédé consiste à jouer sur les taux de recirculation interne ou externe afin de permettre à l'installation d'absorber les débits correspondants aux temps de pluie, et sur l'aération ou la non-aération de l'installation amont de traitement biologique.

Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'utilisation d'une installation pour le traitement d'eau telle que décrite ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant, en présence d'un fort débit d'eau à traiter, à diminuer le taux de recirculation ou à couper la recirculation autorisé(e) en temps normal par lesdits moyens de recirculation interne et/ou externe.

Ainsi, en diminuant ou en coupant ces recirculations, l'installation selon l'invention permet d'augnnenter le débit traité par celle-ci tout en maintenant un abattement correct de la pollution carbonée et de la pollution azotée.

Selon une variante de l'invention, le procédé comprend également une étape consistant à faire fonctionner en conditions aérobies ledit dispositif de traitement biologique amont. Ainsi, il est possible d'affecter à ce dispositif amont la fonction d'abattre seulement la pollution carbonée. Dans ce cas, on a constaté que le dispositif à lit fluidisé utilisé en nitrification, conservait sa capacité de nitrification.

En présence de très forts débits d'eau à traiter, le procédé selon l'invention comprend une étape consistant à alimenter en parallèle une première filière incluant ledit dispositif de traitement biologique amont fonctionnant alors en conditions aérobies et une seconde filière incluant dans l'ordre, ledit dispositif de décantation physico-chimique suivi dudit premier dispositif biologique à lit fluidise.

L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre de plusieurs modes non limitatifs de réalisation, en référence aux dessins, dans lesquels:
- la figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention dans sa version la plus simple;
-la figure 2 représente un second mode de réalisation de l'invention incluant un dispositif de décantation à floc lesté;
- la figure 3 représente un troisième mode de réalisation incluant de plus un dispositif de traitement amont à boues activées;
- les figures 4 et 5 représentent un quatrième et un cinquième modes de réalisation de l'invention incluant un dispositif de traitement amont à lit fluidisé.

En référence à la figure 1, le premier mode de réalisation comprend un dispositif biologique 1 de traitement d'eau à lit fluidisé suivi d'un dispositif de décantation physicochimique 3. Le dispositif à lit fluidisé inclut un réacteur 19 contenant un matériau support (non représenté) constitué par un microsable de 250 ,um de diamètre moyen. Le dispositif comprend également un organe de décantation 21 récupérant l'eau provenant du réacteur 19.

Le dispositif de décantation physico-chimique 3 est du type classique et comprend des moyens d'injection 4 d'au moins un réactif floculant (par exemple un polymère naturel ou synthétique), une cuve de floculation 22 et une cuve de décantation 24.

L'installation comprend par ailleurs des moyens de recyclage 5 du matériau support utilisé dans le réacteur 19 du dispositif à lit fluidisé 1. Ces moyens de recyclage 5 incluent une canalisation 25 par laquelle le mélange de boues et de matériau support décanté dans la cuve 24 est acheminé vers des moyens de circulation comprenant un hydrocyclone 14 grâce à une pompe 26. Cet hydrocyclone permet de séparer le matériau support recueilli du reste de ces boues et de le renvoyer dans le réacteur î9a, le reste des boues étant évacué en 27.

Conformément à l'invention, une telle installation permet d'améliorer le piégeage des grains de matériau support utilisé dans le lit fluidisé 1.

En référence à la figure 2, un deuxième mode de réalisation de l'invention est représenté. Cette installation diffère de celle représentée à la figure 1 par le fait que les moyens de décantation physico-chimique sont constitués par un dispositif à flocs lestés connu sous la marque ACTIFLO (marque déposée) et décrit notamment dans brevet français FR 880288.

Ce dispositif de décantation physico-chimique 3 est du type à flocs lestés par un second matériau support (matériau de lestage) constitué par un microsable de 100 Fm de diamètre moyen. Ce dispositif de décantation comprend des moyens d'injection 7 d'au moins un réactif coagulant (par exemple du chlorure de fer ou du sulfate d'aluminium), des moyens d'injection 4 d'au moins un réactif floculant (par exemple un polymère naturel ou synthétique), une cuve de coagulation - floculation 22, une cuve de maturation 23 et une cuve de décantation 24 présentant des moyens de décantation lamellaire 6.

L'installation selon la figure 2 diffère également de celle montrée à la figure 1 par la présence de moyens de recyclage des matériaux pulvérulents utilisés dans les dispositifs 1 et 3. Ces moyens de recyclage sont constitués par deux pompes 26 et 26a, des canalisations 25a et 25b et de deux hydrocyclones 14, 13 permettant de retourner les microsables récupérés essentiellement en fonction de leur granulométrie respectivement vers le lit fluidisé 1 et vers le dispositif de décantation physico-chimique 3.

Par rapport à l'installation montrée à la figure 1, le dispositif selon la figure 2 permet d'accepter de plus grands débits d'eau à traiter grâce au dispositif ACTIFLO 3 et au circuit de recyclage interne du matériau de lestage spécifique à ce dispositif
En référence à la figure 3, un troisième mode de réalisation de l'installation selon l'invention est décrit. Selon ce mode de réalisation, l'installation comprend un premier dispositif biologique 1 de traitement d'eau à lit fluidisé de conception plus élaborée que les dispositifs à lit fluidisé des exemples 1 et 2 et connu sous la marque BIOLIFT (marque déposée) et décrit notamment dans le brevet FR 8406011. Ce dispositif est suivi d'un dispositif de décantation physico-chimique 3 ACTIFLO, et précédé d'un second dispositif biologique amont incluant un bassin de boues activées 9 et un clarificateur 10 et une recirculation interne 1 1 des boues provenant de ce clarificateur 10. Le bassin de boues activées 9 est muni d'aérateurs 29 permettant de le faire fonctionner soit en conditions aérobies soit en conditions anoxiques.

Plus en détail, le premier dispositif à lit fluidisé comprend un réacteur 19 pourvu à sa base de moyens d'aération 15 permettant de le faire fonctionner en conditions aérobies.

Ce réacteur 19 contient un premier matériau support (non représenté) constitué par un microsable de granulométrie moyenne 250 microns et est relié à des moyens 16 permettant de fluidiser ce lit de sable. Les moyens de fluidisation 16 en question comprennent une colonne 17 pourvue à sa base de moyens 18 générant des bulles d'air et permettant d'entraîner l'eau contenue dans cette colonne 17 qui est constituée d'un mélange entre l'alimentation et la recirculation 2, vers un réservoir 20 d'où elle est redistribuée gravitairement dans le réacteur 19. Le dispositif comprend également un organe de décantation lamellaire 21 récupérant l'eau provenant du réacteur 19. A ce sujet, on notera que l'organe de décantation pourra, dans d'autres modes de réalisation, ne pas être pourvu de lamelles. Enfin, des moyens de recirculation externe 8 sont prévus pour renvoyer une partie des eaux provenant de l'organe 21 en amont du bassin de boues activées 9.

Le dispositif de décantation physico-chimique 3 est du type à flocs lestés par un second matériau support constitué par un microsable identique au microsable utilisé dans le dispositif 1 et présentant une granulométrie moyenne de 100 microns et comprend également des moyens d'injection 7 d'au moins un réactif coagulant, des moyens d'injection 4 d'au moins un réactif floculant, une cuve de coagulation - floculation 22, une cuve de maturation 23 et une cuve de décantation 24 présentant des moyens de décantation lamellaire 6.

L'installation comprend par ailleurs des moyens de recyclage 5 du matériau support utilisé dans le réacteur 19 du premier dispositif à lit fluidisé 1. Ces moyens de recyclage 5 incluent une canalisation 25 par laquelle le mélange de boues et de matériau support décanté dans la cuve 24 est acheminé vers des moyens de circulation comprenant un hydrocyclone 14 grâce à une pompe 26. Cet hydrocyclone permet de séparer le matériau support recueilli du reste de ces boues et de le renvoyer dans le réacteur 19, le reste des boues étant évacué en 27.

Par temps sec, le fonctionnement de l'installation est le suivant.

L'eau à traiter arrivant dans l'installation par une canalisation d'alimentation principale 38 est envoyée dans le bassin de boues activées 9 qui fonctionne en anoxie et qui permet de débarrasser l'effluent de sa pollution carbonée et de le dénitrifier. La liqueur mixte sortant de ce bassin 9 est ensuite dirigée vers le clarificateur 10, une recirculation 1 1 des boues décantées vers le bassin 9 de boues activées étant prévue.

L'eau dénitrifiée est ensuite dirigée vers le premier dispositif de filtration à lit granulaire í où elle est nitrifiée, une recirculation d'une partie de l'effluent nitrifié vers la boue activée dénitrifiante 9 étant prévue. Typiquement, le taux de recirculation est compris entre 200 % et 400 % (jusqu'à 2 à 4 fois le débit moyen de temps sec).

L'eau débarrassée de sa pollution azotée est ensuite envoyée vers le dispositif de décantation physico-chimique 3. Par temps sec, ce dispositif physico-chimique affine l'effluent final en matières en suspension (MES), le déphosphate, et sert d'organe de récupération et de recyclage du matériau support du lit fluidisé, grâce au circuit de recyclage constitué par la pompe 26, la canalisation 25 et l'hydrocyclone 14 qui permettent de récupérer la quasi-intégralité du microsable décanté et de le renvoyer dans le réacteur 19.

En temps de pluie moyenne, le débit global de la filière peut être augmenté en mettant en route les moyens d'aération 29 du bassin 9 de boues activées et diminuant ou en arrêtant la recirculation d'eau nitrifiée par les moyens de recirculation 8. Parallèlement, les moyens de recirculation interne du réacteur 19 peuvent également être stoppés. La boue activée utilisée en anoxie par temps sec pour dénitrifier l'eau devient ainsi une boue activée aérobie classique dont le clarificateur, compte-tenu de la suppression de la recirculation 8 permet d'accepter des débits largement supérieurs aux débits de temps sec.

Typiquement, il est ainsi possible d'accepter 3 à 5 fois le débit de temps sec si les flux de
DCO à traiter n'augmentent pas de façon conséquente.

L'effluent final est alors traité pour la pollution carbonée, est nitrifié (pour des flux en N-NH3 ne dépassant pas environ 1 à 2 fois le flux de temps sec), et déphosphaté.

En temps de fortes pluies, lorsque le débit ou le flux de pollution carbonée dépasse les capacités de la configuration de pluie moyenne, la boue activée 9 et le dispositif de décantation physico-chimique à floc lesté 3 sont alimentés en parallèle au lieu d'être alimenté en série, la boue activée fonctionnant toujours en aérobie et sans recyclage en provenance du réacteur 19 et étant toujours suivi du lit fluidisé 1.

Une partie du débit transite donc alors dans une première filière constituée par le bassin de boues activées 9 et le clarificateur 10 fonctionnant sans recyclages externes, par le dispositif 1 à lit fluidisé, et enfin par le dispositif de décantation physico-chimique 3, tandis qu'une autre partie du débit transite dans une seconde filière constituée par le dispositif de décantation physico-chimique 3 seul (traitant l'excédent de débit non acceptable par la première filière). Dans ce but, l'installation comprend une canalisation d'alimentation annexe 37 permettant d'alimenter directement le dispositif de décantation physico-chimique 3.

La première filière permet de traiter des débits de pluie de l'ordre de 5 fois le débit moyen de temps sec en traitant la pollution carbonée, ammoniacale et le phosphore.

La seconde filière permet de traiter des débits de temps de pluies sans limite de débit autre qu'économique, en traitant la pollution carbonée colloidale et particulaire et la pollution phosphorée
En référence à la figure 4, un quatrième mode de réalisation de l'invention est représenté, qui reprend les caractéristiques de l'installation représentée à la figure 3 sauf en ce qui concerne les points suivants.

Selon ce quatrième mode de réalisation, le dispositif amont de traitement biologique n'est plus constitué par un ensemble boue activée et clarificateur mais par un second dispositif biologique mettant en oeuvre un lit fluidisé de matériau granulaire qui, dans le cadre du présent exemple de réalisation est constitué de microsable dont la granulométrie est la même que celle utilisée dans le premier dispositif à lit fluidisé 1 mais différente de celle du microsable utilisé dans le dispositif de décantation physico-chimique 3. Dans ce dispositif, la fluidisation du microsable est assurée par une pompe 30 montée sur un circuit de recirculation 31. Ce dispositif est également équipé de moyens d'aération 32 lui permettant d'être utilisé en aérobie, lorsque ces moyens sont mis en oeuvre, ou en anoxie, lorsqu'ils ne le sont pas.

Par ailleurs, cette installation est équipée d'un dispositif de décantation physicochimique primaire 28 similaire au dispositif 3 mais non relié à des moyens de recyclage de matériau granulaire. Ce dispositif est également pourvu de moyens d'injection 33, 34 d'un agent coagulant et d'un agent floculant.

Enfin, les moyens de recyclage des matériaux pulvérulents utilisés dans les dispositifs 1, 3 et 12 sont constitués par deux pompes 26 et 26a, des canalisations 25a et 25b et de deux hydrocyclones 14, 13 permettant de retourner les microsables récupérés essentiellement en fonction de leur granulométrie respectivement vers le lit fluidisé 12 et vers le dispositif de décantation physico-chimique 3.

Par temps sec, l'eau est acheminée dans l'installation soit directement dans le second dispositif à lit fluidisé 12, par l'entrée 35, c'est-à-dire sans transiter par les moyens de traitement primaire 28, soit par l'entrée 36, c'est-à-dire en transitant par les moyens de traitement 28, mais sans ajout de coagulant et de floculant, ces moyens faisant alors office de moyens de décantation primaire.

Les moyens d'aération 32 du dispositif à lit fluidisé 12 ne sont pas mis en oeuvre, de façon à créer des conditions anoxiques dans celui-ci, conditions permettant de dénitrifier l'eau traitée. A sa sortie du dispositif 12, l'eau est nitrifiée dans le dispositif à lit fluidisé 1, une partie de l'eau nitrifiée étant renvoyée en dénitrification vers le dispositif à lit fluidisé 12 grâce aux moyens de recirculation externe 8. Ensuite, l'eau est traitée dans le dispositif de décantation physico-chimique 3. Les grains de sables récupérés grâce à ces moyens de décantation sont recyclés.

Dans le cadre du présent mode de réalisation, les réacteurs à lit fluidisé 1 et 12 ont été utilisés avec un microsable présentant un granulométrie moyenne de 250 ,um, tandis que le décanteur physico-chimique à flocs lestés 3 a été utilisé avec un microsable présentant une granulométrie moyenne de 100 Fm (naturellement, dans d'autres modes de réalisation, d'autres matériaux et/ou d'autres granulométrie pourront être utilisés).Lors du fonctionnement par temps sec, une partie du débit du mélange de boue et de grains de matériaux supports extrait par la pompe 26b est envoyée vers l'hydrocyclone 14 et le reste du débit est envoyé par la pompe 26a vers l'hydrocyclone 13. L'hydrocyclone 14 sépare d'une part les grains de sable (quelle que soit leur granulométrie) et d'autre part les boues. Les grains de sable (100 ,um et 250 Clam ) sont redistribués dans le dispositif 3.

L'hydrocyclone 13 sépare d'une part les grains sable de granulométrie 250 Fm pour les renvoyer vers le dispositif 12 et d'autre part un mélange de boues et de grains de sable de granulométrie 100 ,um qui est renvoyé dans le dispositif 3.

En temps de pluie moyenne, le recyclage 8 de l'eau nitrifiée est réduit ou supprimé, et les moyens d'aérations 32 du réacteur 12 sont activés. Les débits acceptables hydrauliquement par l'installation sont alors multiplié par un facteur de l'ordre de 3 à 6 par rapport au débit de temps sec (pour un taux de recirculation de temps sec de 2 à 5) et l'installation traite la pollution carbonée, phosphorée ainsi qu'un flux de pollution ammoniacale de l'ordre de 1 à plus de 2 fois le flux moyen de temps sec.

En temps de forte pluie, l'eau à traitée est acheminée dans l'installation par l'entrée 36 et le dispositif 28 est mis en oeuvre de façon à fonctionner comme un dispositif de décantation physico-chimique 3, c'est-à-dire que les moyens d'injection de coagulant 34 et de floculant 33 sont mis en oeuvre. Ce dispositif 28 permet de traiter la pollution carbonée particulaire et colloïdale et une partie de la pollution phosphorée de l'eau. A sa sortie du dispositif 28, celle-ci est acheminée, vers les dispositifs 12 et 19 soit montés en série, soit montés en parallèle, où la pollution carbonée soluble peut être traitée, ainsi que la pollution ammoniacale, pour un flux ammoniacal de l'ordre de 1 à plus de 2 fois le flux moyen de temps sec.

En fin de filière le décanteur à flocs lestés 3 joue son rôle de temps sec au débit maximum retenu (de l'ordre de 3 à plus de 6 fois le débit moyen de temps sec).

Le décanteur à floc lesté 3 et/ou le décanteur 28 peuvent également recevoir des débits d'eau à traiter complémentaires ne transitant pas par les dispositifs 1 et 12 et dont seules les pollutions carbonées et phosphatées seront traités. A ce sujet, une canalisation d'alimentation annexe 37 est prévue pour alimenter directement le dispositif 3 en eau à traiter et une évacuation 36a est prévue en sortie du décanteur 28.

On notera que l'on pourra utiliser une installation du même type que celle montrée à la figure 4 en mettant en oeuvre le même matériau support dans les lits 1 et 12. Dans ce cas, les moyens de recyclage pourront être constitués d'un seul hydrocyclone renvoyant le matériau récupéré à la sortie du décanteur 24 vers le lit 12, une partie de ce matériau recyclée retournant vers le lit 1.

Selon le mode de réalisation montré à la figure 5, l'installation comprend:
- un lit fluidisé dénitrifiant 12, utilisant un premier matériau support constitué par un microsable de 500 ,um de diamètre moyen équipé de moyens de décantation 12a permettant de retenir ce matériau;
- un lit fluidisé nitrifiant 1 utilisant un deuxième matériau support constitué par un microsable de 250 ,um de diamètre moyen équipé de moyens de décantation 21 permettant de retenir ce matériau; et,
- des moyens de décantation physico-chimique 3 incluant un décanteur 24 permettant de retenir les matériaux provenant des lits fluidisés 1 et 12. Ces moyens de décantation physico-chimique 3 sont reliés à un hydrocyclone 13 permettant de recycler le premier et le second matériau support vers le premier lit fluidisé 12. Le deuxième matériau support nitrifiant de petit diamètre ne sera pas retenu dans ce lit fluidisé 12 et s'en échappera vers le lit fluidisé 1.

Les modes de réalisation de l'invention ici décrit n' ont pas pour objet de réduire la portée de l'invention. Il pourra donc y être apporté de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. En particulier, on notera que l'on pourra utiliser un dispositif biologique amont d'un autre type que ceux indiqués ainsi que des dispositifs à lits fluidisés différents. 11 pourra bien sûr également être envisagé d'utiliser des moyens de recyclages du ou des matériaux granulaires mis en oeuvre différents de ceux décrits.

Claims (1)

REVENDICATIONS 1 o Installation pour le traitement d'une eau en vue de son épuration caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (1) mettant en oeuvre au moins un premier matériau support de densité différente de celle de l'eau et pourvu de moyens de recirculation interne (2), et au moins un dispositif de décantation physico-chimique (3) de l'eau provenant dudit lit fluidisé (1) incluant des moyens d'injection (4) d'au moins un matériau floculant dans ladite eau, et en ce qu'elle comprend des moyens de recyclage (5) dudit matériau support décanté dans ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) vers ledit lit fluidisé (1). 2 0 Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit matériau support présente une densité supérieur à 1. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) inclut des moyens de décantation lamellaire (6). 4 Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) inclut des moyens d'injection (7) d'au moins un matériau coagulant dans ladite eau. 5 e Installation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) est du type à flocs lestés par au moins un second matériau support de lestage de densité supérieure à 1 et en ce qu'elle comprend des moyens de recyclage interne dudit matériau de lestage. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle comprend de plus au moins un dispositif de traitement biologique amont prévu en amont dudit dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (1) ainsi que des premiers moyens de recirculation externe (8) d'au moins une partie de l'eau provenant dudit premier dispositif de traitement biologique (1). 7. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que ledit dispositif de traitement biologique amont comprend au moins un bassin de boues activées (9), au moins un clarificateur (10), et des seconds moyens de recirculation externe (11) des boues provenant dudit clarificateur. 8 Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que ledit dispositif de traitement biologique amont est un second dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (12) mettant en oeuvre un troisième matériau support de densité différente de 1. 9 . Installation selon la revendication 8 caractérisée en ce que ledit troisième matériau support présente une densité supérieure à 1. 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que les moyens (18,30) de recirculation interne dudit premier et/ou dudit second dispositif de traitement biologique à lit fluidisé comprennent un organe moteur constitué par des moyens permettant de créer un courant ascendant de bulles de gaz (oxygéné ou non).

1 1. Installation selon l'une des revendications 5 à 10 caractérisée en ce que ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support sont constitués par le même matériau présentant essentiellement la même granulométrie.

12. Installation selon l'une des revendications 5 à 10 caractérisée en ce que ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support sont constitués par des matériaux de natures et/ou de granulométries différentes.

13. Installation selon la revendication 12 caractérisée en ce que lesdits moyens de recyclage (5) de matériau support incluent des moyens (13, 14) permettant de recycler à la fois ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support essentiellement vers les dispositifs dont ils proviennent respectivement.

14. Installation selon la revendication 12 caractérisée en ce que le premier et/ou le second dispositif à lit fluidisé (1,12) sont du type permettant de ne retenir que le matériau support qui leur correspond.

15. Installation selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens de décantation primaire (28).

16. Procédé d'utilisation d'une installation pour le traitement d'eau selon l'une des revendications 6 à 15 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant, en présence d'un fort débit d'eau à traiter, à diminuer le taux de recirculation ou à arrêter la recirculation (8) autorisé(e) en temps normal par lesdits moyens de recirculation interne et/ou externe.

17. Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à faire fonctionner en conditions aérobies ledit ou lesdits dispositif(s) de traitement biologique amont.

18 Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant, en présence d'un très fort débit d'eau à traiter, à alimenter, ledit premier dispositif biologique à lit fluidisé et ledit dispositif de traitement biologique amont en parallèle.