FR2899891A1 - Treatment of suspended material effluent having excess hydraulic content, comprises coagulating the effluents in a coagulation zone, flocculating the effluents in a flocculation zone, and decanting the effluents in a decantation zone - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitementThe present invention relates to a method and a treatment device
des eaux utilisant les techniques de coagulation, floculation et décantation. Ce procédé de traitement d'effluents est plus particulièrement adapté au traitement des eaux pluviales qui présentent plutôt de faibles concentrations en matières en suspension (MES) avec de forts débits hydrauliques. Le domaine de cette invention est celui des procédés physico-chimiques qui visent à séparer les particules en suspension dans l'effluent à traiter, en les amalgamant sous forme de "flocs", qui sont ensuite séparés par décantation. Les opérations successives, qui comprennent généralement les étapes de coagulation, de floculation et de décantation, sont réalisées dans différents compartiments. On utilise le plus souvent les compartiments d'un même appareil appelé décanteur. water using coagulation, flocculation and decantation techniques. This effluent treatment process is more particularly adapted to the treatment of rainwater which have rather low concentrations of suspended solids (MES) with high hydraulic flow rates. The field of this invention is that of physicochemical processes which aim at separating the particles in suspension in the effluent to be treated, by amalgamating them in the form of "flocs", which are then separated by decantation. The successive operations, which generally include the steps of coagulation, flocculation and settling, are carried out in different compartments. The compartments of the same apparatus called settling tank are most often used.
Classiquement, le premier de ces compartiments correspond à une zone dans laquelle on effectue une étape de coagulation. Dans cette étape, les charges électriques portées par les particules en suspension sont neutralisées grâce à l'injection de sels de fer ou d'aluminium. Le deuxième compartiment est le site de la floculation, où les particules préalablement neutralisées se rencontrent et s'agglomèrent de façon à constituer le floc, grâce à l'addition d'un polymère. Le dernier compartiment correspond à l'étape de décantation, où les flocs et l'eau sont séparés. L'ensemble des flocs décantés constitue la boue. La principale amélioration apportée par les dernières techniques, consiste à augmenter la densité des flocs en y insérant un matériau minéral dense, en général, du sable fin. Des procédés de traitement d'effluents chargés de matières en suspension comprenant les étapes successives de coagulationûfloculationûdécantation, dans lesquels le lest ou adjuvant de décantation est injecté alors que le floc est mature, dans un compartiment spécifique qui est une zone non agitée, située après la zone de floculation et avant la zone de décantation, ont fait l'objet du dépôt des demandes de brevet FR 9816532 et FR 0008385 par la Demanderesse. Classically, the first of these compartments corresponds to an area in which a coagulation step is carried out. In this step, the electrical charges carried by the suspended particles are neutralized by the injection of iron or aluminum salts. The second compartment is the site of flocculation, where the previously neutralized particles meet and agglomerate to form the floc, thanks to the addition of a polymer. The last compartment corresponds to the settling stage, where the flocs and the water are separated. The set of decanted flocs is mud. The main improvement brought by the latest techniques is to increase the density of the flocs by inserting a dense mineral material, usually fine sand. Methods for treating slurry-laden effluents comprising the successive steps of coagulation-flocculation-quenching, wherein the slurry or settling aid is injected while the floc is mature, into a specific compartment which is a non-agitated zone, located after zone of flocculation and before the settling zone, have been the subject of the filing of patent applications FR 9816532 and FR 0008385 by the Applicant.
Ces procédés permettaient d'obtenir une charge hydraulique élevée lors de la décantation (la charge hydraulique correspondant au débit de l'effluent traité par unité de surface de lamelles, la surface de lamelles considérée étant la section horizontale constituée par l'ensemble desdites lamelles), et présentaient les avantages d'extraire des boues concentrées, tout en conservant une eau traitée de qualité. Dans le cadre de tels procédés de traitement d'effluents chargés de matières en suspension dans lesquels l'adjuvant de décantation est injecté dans une zone non agitée appelée zone de capture, la Demanderesse a découvert un perfectionnement consistant à créer un matelas d'air dans la partie supérieure de la zone de capture de manière à améliorer la répartition de l'adjuvant de décantation dans cette zone. Dans ce type de procédé, l'introduction du lest est un enjeu technique important pour assurer l'efficacité du procédé. Le nouveau procédé objet de la présente invention est particulièrement avantageux puisqu'il permet de répartir l'agent lestant le plus uniformément possible sur toute la surface de la zone non agitée afin d'optimiser le taux de capture entre le lest et les flocs formés dans la zone de floculation. Par ailleurs, le procédé selon la présente invention est simple à mettre en oeuvre, peu coûteux, permet de simplifier la mise en oeuvre de l'injection de l'agent lestant, et permet l'amélioration des performances épuratoires vis-à-vis des MES d'environ 10%. These methods made it possible to obtain a high hydraulic load during decantation (the hydraulic load corresponding to the flow rate of the treated effluent per unit area of lamellae, the lamellae area considered being the horizontal section formed by all of said lamellae) , and had the advantages of extracting concentrated sludge, while maintaining quality treated water. In the context of such effluent-laden effluent treatment processes in which the settling aid is injected into a non-agitated zone called the capture zone, the Applicant has discovered an improvement in creating an air mattress in the upper part of the capture zone so as to improve the distribution of the settling aid in this zone. In this type of process, the introduction of ballast is an important technical issue to ensure the efficiency of the process. The new method which is the subject of the present invention is particularly advantageous since it makes it possible to distribute the agent as uniformly as possible over the entire surface of the non-agitated zone in order to optimize the capture rate between the ballast and the flocs formed in the the flocculation zone. Furthermore, the method according to the present invention is simple to implement, inexpensive, simplifies the implementation of the injection of the capping agent, and allows the improvement of the purification performance vis-à-vis the MES about 10%.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé de traitement d'un effluent chargé de matières en suspension avec une charge hydraulique élevée comprenant : - au moins une étape de coagulation effectuée dans au moins une zone de coagulation (2), - au moins une étape de floculation effectuée dans au moins une zone de floculation (3), - au moins une étape de décantation effectuée dans au moins une zone de décantation (5), au cours de laquelle une partie des boues contenant les matières en suspension est séparée de l'effluent clarifié, dans lequel un adjuvant de décantation (15) est introduit au niveau d'au moins une zone de capture (4), tranquillisée, située entre la zone de floculation et la zone de décantation, la zone de capture (4) comportant dans sa partie supérieure un dispositif de bullage d'air de manière à créer un matelas d'air (16) permettant d'assurer une répartition homogène de l'adjuvant de décantation dans cette zone. Par le terme de charge hydraulique , on entend au sens de la présente invention le débit de l'effluent traité par unité de surface de lamelles, la surface de lamelles considérée étant la section horizontale constituée par l'ensemble desdites lamelles. Une charge hydraulique élevée correspond avantageusement à une charge hydraulique supérieure à 100 m/h. Avantageusement selon la présente invention, l'adjuvant de décantation est un matériau granulaire tel que le sable. The subject of the present invention is thus a process for treating an effluent charged with suspended matter with a high hydraulic load comprising: at least one coagulation step carried out in at least one coagulation zone, at least one flocculation step carried out in at least one flocculation zone (3), at least one settling step carried out in at least one settling zone (5), during which part of the sludge containing the suspended matter is separated from the clarified effluent, wherein a settling aid (15) is introduced at at least one tranquilized capture zone (4) situated between the flocculation zone and the settling zone, the capture zone (4). ) having in its upper part an air bubbling device so as to create an air mattress (16) to ensure a homogeneous distribution of the settling aid in this area. For the purposes of the present invention, the term "hydraulic load" means the flow rate of the effluent treated per unit area of lamellae, the lamellae area considered being the horizontal section formed by all of said lamellae. A high hydraulic load advantageously corresponds to a hydraulic load greater than 100 m / h. Advantageously according to the present invention, the settling aid is a granular material such as sand.
Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, la quantité d'air injecté pour former le matelas d'air (16) est comprise entre 10 et 15 Nm3/h par mètre carré de surface de la zone de capture (4). Avantageusement selon la présente invention, la phase contenant les boues et l'adjuvant de décantation est extraite de la zone de décantation (5), l'adjuvant de 15 décantation est séparé des boues, puis l'adjuvant de décantation (15) est réintroduit dans la zone de capture (4). Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, l'adjuvant de décantation est séparé des boues, lavé et séché à l'aide d'un séparateur à sable (9), puis est réinjecté sous forme pulvérulente au-dessus de la zone de capture (4). 20 Dans un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, l'adjuvant de décantation est séparé des boues et lavé à l'aide d'un séparateur à sable (9), puis est réinjecté par voie liquide dans la zone de capture (4). Selon une caractéristique particulière de la présente invention, l'étape de décantation est mise en oeuvre dans un décanteur lamellaire comprenant une pluralité 25 de plaques inclinées (6), parallèles entre elles et prévues à la partie supérieure de la zone de décantation (5). L'intérêt majeur de la décantation lamellaire par rapport à la décantation classique repose sur la capacité à traiter une grande quantité d'effluent dans un petit volume. Cette performance s'exprime essentiellement au travers de la charge hydraulique au radier de la surface de décantation. Actuellement, les décanteurs 30 lamellaires à floc lesté atteignent des charges hydrauliques maximales de l'ordre de 130 m/h (FR 2 758 812 Al). In a particular embodiment of the present invention, the amount of air injected to form the air mattress (16) is between 10 and 15 Nm3 / h per square meter of area of the capture zone (4). Advantageously according to the present invention, the phase containing the sludge and the settling aid is extracted from the settling zone (5), the settling aid is separated from the sludge, and the settling aid (15) is reintroduced. in the capture zone (4). In a particular embodiment of the present invention, the settling aid is separated from the sludge, washed and dried by means of a sand separator (9), and is then reinjected in pulverulent form over the zone. capture (4). In another particular embodiment of the present invention, the settling aid is separated from the sludge and washed with a sand separator (9) and is then reinjected by a liquid route into the capture zone ( 4). According to a particular feature of the present invention, the settling step is carried out in a lamellar settling chamber comprising a plurality of inclined plates (6) parallel to each other and provided at the upper part of the settling zone (5). . The major advantage of lamellar settling with respect to conventional settling is the ability to treat a large amount of effluent in a small volume. This performance is expressed mainly through the hydraulic head at the base of the settling surface. At present, weighted flake lamellar settling tanks achieve maximum hydraulic loads of the order of 130 m / h (FR 2 758 812 A1).
La présente invention a également pour objet une installation de traitement d'un effluent chargé de matières en suspension avec une charge hydraulique élevée comprenant successivement : - une zone de coagulation (2) munie d'un moyen d'agitation, comprenant un moyen d'introduction (1) de l'effluent à traiter, un moyen d'introduction de l'adjuvant de coagulation (12) et un moyen d'évacuation de l'effluent de la zone de coagulation ; - une zone de floculation (3) munie d'un moyen d'agitation, comprenant un moyen d'introduction de l'effluent à traiter, un moyen d'introduction de l'adjuvant de floculation (13) et un moyen d'évacuation de l'effluent de la zone de floculation ; - une zone de capture (4) tranquillisée, située entre la zone de floculation (3) et la zone de décantation (5), ladite zone de capture (4) comprenant un moyen d'introduction de l'effluent à traiter, un moyen d'introduction de l'adjuvant de décantation (15) et un moyen d'évacuation (14) de l'effluent de la zone de capture, ladite zone de capture (4) comportant en outre dans sa partie supérieure un dispositif de bullage d'air assurant le maintien d'un matelas d'air (16) ; et - une zone de décantation (5) comprenant un moyen d'introduction de l'effluent à décanter, un moyen d'évacuation de l'effluent clarifié (7) et un moyen d'évacuation des boues décantées (8). The present invention also relates to an installation for treating an effluent charged with suspended matter with a high hydraulic load comprising successively: - a coagulation zone (2) provided with a stirring means, comprising a means of introducing (1) the effluent to be treated, a means for introducing the coagulation adjuvant (12) and means for discharging the effluent from the coagulation zone; a flocculation zone (3) provided with a stirring means, comprising a means for introducing the effluent to be treated, a means for introducing the flocculation adjuvant (13) and an evacuation means; effluent from the flocculation zone; a tranquilized capture zone (4) situated between the flocculation zone (3) and the settling zone (5), said capture zone (4) comprising a means for introducing the effluent to be treated, a means for introducing introduction of the settling aid (15) and means (14) for evacuating the effluent from the capture zone, said capture zone (4) further comprising in its upper part a bubbling device of air ensuring the maintenance of an air mattress (16); and a settling zone (5) comprising means for introducing the effluent to be decanted, means for evacuating the clarified effluent (7) and means for discharging the settled sludge (8).
Cette installation convient à la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. Dans un exemple de réalisation particulier de la présente invention, le dispositif de bullage d'air (16) est immergé dans la zone de capture (4), avantageusement à une profondeur de 40 à 80 cm sous la surface libre, plus avantageusement à une profondeur de 40 à 60 cm sous la surface libre, encore plus avantageusement à une profondeur d'environ 50 cm sous la surface libre. Cette disposition du dispositif de bullage d'air (16) dans la zone de capture (4) permet de ne pas perturber l'hydraulique du flux principal dans la zone de capture (4), d'assurer la tranquillisation de la partie inférieure de la zone de capture (4), et de minimiser le risque d'entraînement de bulles d'air vers la zone de décantation (5). Dans un mode de réalisation particulier selon la présente invention, la communication hydraulique entre la zone de capture (4) et la zone de décantation (5) est réalisée au moyen d'une ouverture de communication (14), avantageusement située sous l'extrémité supérieure des lamelles. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de bullage d'air (16) est avantageusement disposé au-dessus du bord supérieur de l'ouverture de communication (14) aménagée entre la zone de capture (4) et la zone de décantation (5). De manière particulièrement avantageuse, le dispositif de bullage d'air (16) est disposé au moins à 20 cm au-dessus du bord supérieur de ladite ouverture de communication (14). Dans un autre mode de réalisation particulier selon la présente invention, la communication hydraulique entre la zone de capture (4) et la zone de décantation (5) est réalisée par surverse au dessus de la paroi commune à ces deux zones. La zone de capture (4) comporte dans sa partie supérieure un dispositif de bullage d'air (16) immergé, de préférence au-dessus de ladite paroi commune, avantageusement à une profondeur de 40 à 60 cm, de préférence à une profondeur de l'ordre de 50 cm sous la surface de l'effluent. This installation is suitable for carrying out the process according to the present invention. In a particular embodiment of the present invention, the air bubbling device (16) is immersed in the capture zone (4), advantageously at a depth of 40 to 80 cm below the free surface, more advantageously at a distance of depth of 40 to 60 cm below the free surface, more preferably to a depth of about 50 cm below the free surface. This arrangement of the air bubbling device (16) in the capture zone (4) makes it possible not to disturb the hydraulics of the main flow in the capture zone (4), to ensure the tranquilization of the lower part of the the capture zone (4), and to minimize the risk of entrainment of air bubbles towards the settling zone (5). In a particular embodiment according to the present invention, the hydraulic communication between the capture zone (4) and the settling zone (5) is carried out by means of a communication opening (14), advantageously located under the end upper lamellae. In this embodiment, the air bubbling device (16) is advantageously disposed above the upper edge of the communication opening (14) arranged between the capture zone (4) and the settling zone (5). ). Particularly advantageously, the air bubbling device (16) is arranged at least 20 cm above the upper edge of said communication opening (14). In another particular embodiment according to the present invention, the hydraulic communication between the capture zone (4) and the settling zone (5) is carried out by overflow above the wall common to these two zones. The capture zone (4) comprises in its upper part an air bubbling device (16) immersed, preferably above said common wall, advantageously at a depth of 40 to 60 cm, preferably at a depth of the order of 50 cm below the surface of the effluent.
Avantageusement selon la présente invention, le matelas d'air (16) est réparti sur toute la surface de la zone de capture (4). De manière particulièrement avantageuse selon la présente invention, le matelas d'air (16) est formé à l'aide d'un réseau de conduits (17) d'injection d'air 20 couvrant la totalité de la surface de la zone de capture (4). Selon une caractéristique particulière de la présente invention, l'installation contient, en aval de la zone de décantation (5), un séparateur à sable (9) permettant de séparer l'adjuvant de décantation des boues décantées (8) et de laver l'adjuvant de décantation, l'adjuvant de décantation (15) étant ensuite réintroduit directement ou 25 indirectement dans la zone de capture (4). Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, le séparateur à sable (9) est disposé au-dessus de la zone de capture (4) de manière à ce que l'adjuvant de décantation (15) tombe directement dans ladite zone de capture (4). Dans un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, 30 l'installation contient, en aval du séparateur à sable (9), une cuve à suspension (10) de manière à ce que l'adjuvant de décantation issu du séparateur à sable (9) tombe directement dans ladite cuve à suspension (10), l'adjuvant de décantation (15) mis en suspension étant ensuite réintroduit dans la zone de capture (4). Advantageously according to the present invention, the air mattress (16) is distributed over the entire surface of the capture zone (4). Particularly advantageously according to the present invention, the air mattress (16) is formed by means of a network of air injection ducts (17) covering the entire surface of the capture zone. (4). According to a particular feature of the present invention, the plant contains, downstream of the settling zone (5), a sand separator (9) for separating the settling aid from the settled sludge (8) and washing the sludge. decantation aid, the settling aid (15) being then reintroduced directly or indirectly into the capture zone (4). In a particular embodiment of the present invention, the sand separator (9) is disposed above the capture zone (4) so that the settling aid (15) falls directly into the said zone. capture (4). In another particular embodiment of the present invention, the plant contains, downstream of the sand separator (9), a suspension tank (10) so that the settling aid from the sand separator (9) falls directly into said slurry tank (10), the sludge settling aid (15) being subsequently reintroduced into the capture zone (4).
Divers objets et avantages de la présente invention deviendront apparents pour l'homme du métier par le biais de références aux dessins illustratifs suivants. La figure 1 correspond à un mode de réalisation particulier de la présente invention, dans lequel l'adjuvant de décantation est récupéré de la zone de décantation, lavé, séché, puis est réintroduit dans la zone de capture par voie sèche. La figure 1 est une vue schématique d'une installation selon la présente 10 invention comportant en série : - une zone de coagulation (2) munie d'un élément d'agitation, d'une conduite d'introduction de l'effluent à traiter (1) et d'une conduite d'introduction d'un adjuvant de coagulation (12) ; - une zone de floculation (3) munie d'un élément d'agitation et d'une conduite 15 d'introduction d'un adjuvant de floculation (13) ; - une chambre de capture (4), tranquillisée, munie d'une conduite d'introduction de l'effluent à traiter, d'un moyen d'introduction de l'adjuvant de décantation (15), et d'un moyen d'évacuation (14) de l'effluent de la zone de capture. Ladite chambre de capture (4) comprend en outre dans sa partie supérieure un dispositif de bullage d'air 20 immergé assurant le maintien d'un matelas d'air (16) ; - une zone de décantation (5), comprenant dans sa partie supérieure une goulotte de récupération des effluents traités (7) et un élément lamellaire (6), et comprenant également dans sa partie inférieure un moyen de soutirage des boues (8) ; - en aval de la zone de décantation (5), un séparateur à sable (9) à vis inclinée 25 permettant de séparer l'adjuvant de décantation des boues décantées (8), de laver et de sécher l'adjuvant de décantation, ledit séparateur à sable (9) étant disposé au-dessus de la zone de capture (4) de manière à ce que l'adjuvant de décantation (15) tombe directement sous forme pulvérulente dans ladite zone de capture (4). Le séparateur à sable (9) comporte en outre une conduite d'évacuation (11) des boues. 30 La figure 2 correspond à un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, dans lequel l'adjuvant de décantation est récupéré de la zone de décantation, lavé, puis est réintroduit dans la zone de capture par voie liquide. La figure 2 est une vue schématique d'une installation selon la présente 5 invention comportant en série : - une zone de coagulation (2) munie d'un élément d'agitation, d'une conduite d'introduction de l'effluent à traiter (1) et d'une conduite d'introduction d'un adjuvant de coagulation (12) ; - une zone de floculation (3) munie d'un élément d'agitation et d'une conduite 10 d'introduction d'un adjuvant de floculation (13) ; - une chambre de capture (4), tranquillisée, munie d'une conduite d'introduction de l'effluent à traiter, d'un moyen d'introduction de l'adjuvant de décantation (15), et d'un moyen d'évacuation (14) de l'effluent de la zone de capture. Ladite chambre de capture (4) comprend en outre dans sa partie supérieure un dispositif de bullage d'air 15 immergé assurant le maintien d'un matelas d'air (16) ; - une zone de décantation (5), comprenant dans sa partie supérieure une goulotte de récupération des effluents traités (7) et un élément lamellaire (6), et comprenant également dans sa partie inférieure un moyen de soutirage des boues (8) ; - en aval de la zone de décantation (5), un séparateur à sable (9) à vis inclinée 20 permettant de séparer l'adjuvant de décantation des boues décantées (8), de laver et de sécher l'adjuvant de décantation, le séparateur à sable (9) comportant en outre une conduite d'évacuation (11) des boues ; et - en aval du séparateur à sable (9), une cuve à suspension (10) de manière à ce que l'adjuvant de décantation issu du séparateur à sable (9) tombe directement dans 25 ladite cuve à suspension (10), l'adjuvant de décantation (15) mis en suspension dans la cuve à suspension (10) étant ensuite réintroduit par voie liquide dans la zone de capture (4). Various objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the following illustrative drawings. FIG. 1 corresponds to a particular embodiment of the present invention, in which the settling aid is recovered from the settling zone, washed, dried and then reintroduced into the dry capture zone. Figure 1 is a schematic view of an installation according to the present invention comprising in series: - a coagulation zone (2) provided with a stirring element, a conduit for introducing the effluent to be treated (1) and a conduit for introducing a coagulation adjuvant (12); a flocculation zone (3) provided with a stirring element and a conduit for introducing a flocculating adjuvant (13); - A capture chamber (4), tranquilized, provided with an introduction line of the effluent to be treated, a means for introducing the settling aid (15), and a means for evacuation (14) of the effluent from the capture zone. Said capture chamber (4) further comprises in its upper part a submerged air bubbling device ensuring the maintenance of an air mattress (16); - A settling zone (5), comprising in its upper part a trough for the recovery of treated effluents (7) and a lamellar element (6), and also comprising in its lower part a sludge withdrawal means (8); downstream of the settling zone (5), an inclined screw sand separator (9) for separating the settling aid from the settled sludge (8), washing and drying the settling aid, said sand separator (9) being disposed above the capture zone (4) so that the settling aid (15) falls directly in pulverulent form into said capture zone (4). The sand separator (9) further comprises a sludge discharge pipe (11). FIG. 2 corresponds to another particular embodiment of the present invention, wherein the settling aid is recovered from the settling zone, washed, and is reintroduced into the capture zone by a liquid route. FIG. 2 is a schematic view of an installation according to the present invention comprising in series: - a coagulation zone (2) provided with a stirring element, an effluent introduction line to be treated; (1) and a conduit for introducing a coagulation adjuvant (12); a flocculation zone (3) provided with a stirring element and a conduit for introducing a flocculating adjuvant (13); - A capture chamber (4), tranquilized, provided with an introduction line of the effluent to be treated, a means for introducing the settling aid (15), and a means for evacuation (14) of the effluent from the capture zone. Said capture chamber (4) further comprises in its upper part a submerged air bubbling device ensuring the maintenance of an air mattress (16); - A settling zone (5), comprising in its upper part a trough for the recovery of treated effluents (7) and a lamellar element (6), and also comprising in its lower part a sludge withdrawal means (8); downstream of the settling zone (5), an inclined screw sand separator (9) for separating the settling aid from the settled sludge (8), washing and drying the settling aid, the sand separator (9) further comprising a sludge discharge pipe (11); and - downstream of the sand separator (9), a slurry tank (10) so that the settling aid from the sand separator (9) falls directly into said slurry tank (10), settling aid (15) suspended in the slurry tank (10) is then reintroduced by liquid into the capture zone (4).
La figure 3 représente un mode de réalisation particulier de la zone de capture 30 (4) (en vue agrandie), faisant apparaître un exemple de cotations de hauteur (en mm) des différents éléments présents dans cette zone. La communication hydraulique entre la zone de capture (4) et la zone de décantation (5) est réalisée dans ce mode de réalisation particulier au moyen d'une "fente" (14) (ouverture de communication) située sous l'extrémité supérieure des lamelles. La zone de capture (4) comporte en outre dans sa partie supérieure un système de bullage d'air (16) immergé, à une profondeur de 50 cm sous la surface de l'effluent, ledit système de bullage d'air (16) étant agencé bien au-dessus du bord supérieur de l'ouverture de communication (14) aménagée entre la zone de capture (4) et la zone de décantation (5). La figure 4 représente un autre mode de réalisation particulier de la zone de capture (4) (en vue agrandie), dans lequel la communication hydraulique entre la zone de capture et la zone de décantation est réalisée par surverse au dessus de la paroi commune à ces deux zones. La zone de capture (4) comporte toujours dans sa partie supérieure, plus précisément au dessus de ladite paroi, un système de bullage d'air (16) immergé, avantageusement à une profondeur de 50 cm sous la surface de l'effluent. La figure 5 est une vue de dessous schématique du dispositif de mise en oeuvre du matelas d'air (16), ledit matelas étant formé grâce à un réseau de conduits (17) d'injection d'air rnunis d'ajutages (18), le matelas couvrant la totalité de la surface de la zone de capture (4). La figure 6 est une représentation schématique du fonctionnement d'un dispositif global de répartition du lest dans la zone de capture (4) selon un mode de réalisation de la présente invention. Le lest (15) est apporté par voie liquide, grâce à un réseau de conduits ajutés, au dessus de la surface du volume d'eau et tombe sur le matelas d'air (16). Celui-ci est généré par les bulles (16) qui s'échappent des ajutages (18) disposés le long des conduits (17) d'amenée d'air. FIG. 3 shows a particular embodiment of the capture zone 30 (4) (in enlarged view), showing an example of height dimensions (in mm) of the various elements present in this zone. The hydraulic communication between the capture zone (4) and the settling zone (5) is carried out in this particular embodiment by means of a "slot" (14) (communication opening) located under the upper end of the lamellae. The capture zone (4) further comprises in its upper part an immersed air bubbling system (16) at a depth of 50 cm below the surface of the effluent, said air bubbling system (16) being arranged well above the upper edge of the communication opening (14) arranged between the capture zone (4) and the settling zone (5). FIG. 4 shows another particular embodiment of the capture zone (4) (in enlarged view), in which the hydraulic communication between the capture zone and the settling zone is carried out by overflow over the common wall at these two areas. The capture zone (4) always has in its upper part, more precisely above said wall, an air bubbling system (16) immersed, preferably at a depth of 50 cm below the surface of the effluent. FIG. 5 is a diagrammatic bottom view of the device for implementing the air mattress (16), said mattress being formed by means of a network of air injection ducts (17) provided with nozzles (18) the mattress covering the entire surface of the capture area (4). Fig. 6 is a schematic representation of the operation of a global weight distribution device in the capture zone (4) according to an embodiment of the present invention. The ballast (15) is supplied by liquid, through a network of ducts added, above the surface of the volume of water and falls on the air mattress (16). This is generated by the bubbles (16) escaping from the nozzles (18) arranged along the ducts (17) for supplying air.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de la façon suivante : un effluent à traiter (1) est introduit dans le décanteur au niveau de la zone dite de coagulation (2). Dans cette zone (2), qui est maintenue agitée, on introduit au moins un adjuvant de coagulation (12) qui est par exemple un sel de métal : chlorure ferrique ou sulfate d'aluminium. Lors de l'étape de coagulation, les matières en suspension sont électriquement neutralisées. L'effluent de la zone de coagulation est ensuite introduit au niveau de la zone de floculation (3) du décanteur. The process according to the invention can be carried out as follows: an effluent to be treated (1) is introduced into the decanter at the so-called coagulation zone (2). In this zone (2), which is kept stirred, is introduced at least one coagulation aid (12) which is for example a metal salt: ferric chloride or aluminum sulfate. During the coagulation step, suspended solids are electrically neutralized. The effluent from the coagulation zone is then introduced at the level of the flocculation zone (3) of the decanter.
Dans cette zone de floculation (3), qui est maintenue agitée, on introduit au moins un adjuvant de floculation (13) qui est par exemple un polymère cationique, anionique ou neutre, naturel ou synthétique. Lors de l'étape de floculation, les matières en suspension dans l'effluent s'agglomèrent avec de l'adjuvant de floculation ce qui permet la croissance du floc. L'agitation des zones de coagulation (2) et de floculation (3) peut être réalisée par des moyens mécaniques (agitateurs) ou par une injection d'air. En ce qui concerne la zone de floculation (3), un paramètre important à considérer est le gradient de vitesse G, qui est classiquement compris entre 70 si et 300 s1. Dans le cas de flocs lestés, G peut être 10 fois plus élevé, comme le rapporte le brevet FR 2 627 704 B1. Chacune des zones de coagulation (2) et de floculation (3) peut comprendre une ou plusieurs cuve(s). Généralement, chacune de ces zones comprend une à deux cuve(s), et de préférence une seule cuve. Après ces traitements de maturation du floc, l'effluent à traiter est ensuite introduit au niveau de la zone de capture (4) qui est une zone non agitée, comportant dans sa partie supérieure un dispositif de bullage d'air immergé assurant le maintien d'un matelas d'air (16), l'adjuvant de décantation se trouvant alors injecté de manière homogène dans ladite zone de capture (4). La demanderesse a ainsi découvert un moyen permettant d'optimiser la répartition de l'agent lestant du type sable, lorsqu'il est introduit dans la zone non agitée (4). Cette répartition homogène des grains de lest est obtenue par création et maintien d'un bullage d'air (16) qui constitue un "matelas", et au travers duquel les grains de lest sont répartis de façon aléatoire. Ce matelas d'air (16) est créé uniquement sous le niveau d'eau de la zone non agitée (4) (environ 50 cm sous la surface de l'eau). Ce dispositif (voir Figure 6) permet de créer une turbulence locale, près de la surface de l'effluent, pour forcer la répartition des grains de lest après leur introduction. Ce matelas d'air (16) étant créé près de la surface libre ne perturbe pas le régime tranquillisé de la zone de capture (4). Ainsi, ce matelas d'air (16) superficiel ne change en rien l'hydraulique globale 30 de la zone non agitée (4) qui reste une zone tranquillisée, dans laquelle l'intégrité des flocs est préservée et dans laquelle l'écoulement permet la capture flocs/grains de lest. In this flocculation zone (3), which is kept stirred, is introduced at least one flocculation adjuvant (13) which is for example a cationic polymer, anionic or neutral, natural or synthetic. During the flocculation step, the suspended matter in the effluent agglomerate with flocculation aid which allows the growth of the floc. Agitation of the coagulation zones (2) and flocculation zones (3) can be carried out by mechanical means (stirrers) or by an injection of air. With regard to the flocculation zone (3), an important parameter to consider is the speed gradient G, which is conventionally between 70 s and 300 s1. In the case of weighted flocs, G can be 10 times higher, as reported in patent FR 2 627 704 B1. Each of the coagulation zones (2) and flocculation zones (3) may comprise one or more tanks. Generally, each of these zones comprises one or two tanks, and preferably only one tank. After these floc maturation treatments, the effluent to be treated is then introduced at the capture zone (4), which is a non-agitated zone, comprising in its upper part an immersed air bubbling device ensuring the maintenance of an air mattress (16), the settling aid then being injected homogeneously into said capture zone (4). The Applicant has thus discovered a means for optimizing the distribution of the sand-type agent when it is introduced into the non-agitated zone (4). This homogeneous distribution of the ballast grains is obtained by creating and maintaining an air bubbling (16) which constitutes a "mattress", and through which the ballast grains are distributed randomly. This air mattress (16) is created only below the water level of the non-agitated zone (4) (approximately 50 cm below the surface of the water). This device (see Figure 6) creates local turbulence near the surface of the effluent to force the distribution of ballast grains after their introduction. This air mattress (16) being created near the free surface does not disturb the tranquilized regime of the capture zone (4). Thus, this superficial air mattress (16) does not change the overall hydraulics of the unstirred zone (4) which remains a tranquilized zone, in which the integrity of the flocks is preserved and in which the flow allows catch flocs / ballast grains.
Grâce à ce dispositif de bullage d'air, les moyens d'introduction du sable peuvent être simplifiés. Une répartition spatiale grossière du sable est avantageuse, et permet de maintenir des performances épuratoires élevées en tel,nes d'élimination des matières en suspension des effluents à traiter. With this air bubbling device, the means for introducing the sand can be simplified. A coarse spatial distribution of the sand is advantageous, and makes it possible to maintain high purification performance in terms of elimination of suspended solids from the effluents to be treated.
Avantageusement selon la présente invention, le dispositif d'injection d'air est constitué d'un réseau de conduits (17), typiquement de diamètre 15 mm, couvrant la totalité de la surface de la zone de capture (4), et situé de préférence à une profondeur de 40 à 80 cm, encore plus avantageusement à une profondeur d'environ 50 cm, sous la surface libre. Advantageously according to the present invention, the air injection device consists of a network of ducts (17), typically of diameter 15 mm, covering the entire surface of the capture zone (4), and located from preferably at a depth of 40 to 80 cm, even more preferably at a depth of about 50 cm, below the free surface.
Les conduits sont généralement espacés entre eux de 100 à 150 mm. Chaque conduit (17) est muni, en sa partie inférieure, d'ajutages (18) (voir la Figure 5). Les ajutages ont typiquement un diamètre de 2 mm, et sont généralement espacés entre eux de 50 mm. La quantité d'air à fournir pour créer et maintenir le matelas d'air (16) est 15 avantageusement comprise entre 10 et 15 Nm3/h, par mètre carré de surface de dispersion de la zone de capture (4). Le matelas d'air (16) ainsi formé permet une meilleure répartition du sable dans la zone de capture (4) avant qu'il ne rencontre les flots. Le gain obtenu vis-à-vis de l'abattement global en MES est d'environ 10 %. 20 La zone de capture (4), située entre la zone de floculation (3) et la zone de décantation (5), a deux fonctions principales importantes. Dans cette zone, il est tout d'abord essentiel de conserver l'intégrité du floc néo-formé et d'assurer la rencontre efficace entre le floc et les grains de l'agent lestant. A cet effet, il est donc essentiel de dimensionner la zone de capture de façon appropriée. 25 Dans un mode de réalisation particulier testé, la zone de capture (4) possédait des dimensions :particulières, notamment concernant sa section horizontale, sur laquelle sont répartis de façon homogène les différents points d'injection de l'agent lestant tel que le sable. Pour la mise en oeuvre d'un traitement correspondant à 150 m3/h, les dimensions de cette zone sont par exemple les suivantes : 30 - hauteur : 4625 mm - largeur : 1500 mm - longueur : 500 mm Il est également important de prendre en compte la vitesse hydraulique au sein de cette zone de capture (4). Au débit nominal du procédé de traitement, il est avantageux que cette vitesse hydraulique ne dépasse pas 200 m/h, de manière à ne pas déstructurer les flocs formés. Pareille mesure de précaution s'applique aux passages singuliers, c'est-à-dire les passages entre zone de floculation/zone de capture et zone de capture/zone de décantation. Les résultats des essais effectués sur une telle installation ayant une capacité de traitement de 150 m3/h ont confirmé le fonctionnement optimal du procédé selon la présente invention. En effet, plus de 90 % des MES ont été éliminées avec une vitesse 10 de passage en zone de décantation de l'ordre de 100 m/h. Pour atteindre un tel résultat, il est essentiel d'obtenir, dans la zone de floculation, un floc d'aspect général relativement gros et compact. The ducts are generally spaced between them from 100 to 150 mm. Each duct (17) is provided at its lower part with nozzles (18) (see Figure 5). The nozzles typically have a diameter of 2 mm, and are generally spaced 50 mm apart. The amount of air to be supplied to create and maintain the air mattress (16) is preferably from 10 to 15 Nm3 / h, per square meter of dispersion area of the capture zone (4). The air mattress (16) thus formed allows a better distribution of the sand in the capture zone (4) before it encounters the waves. The gain obtained vis-à-vis the global allowance in MES is about 10%. The capture zone (4), located between the flocculation zone (3) and the settling zone (5), has two main important functions. In this zone, it is first and foremost essential to maintain the integrity of the neo-formed floc and to ensure the effective meeting between the floc and the grains of the agent. For this purpose, it is therefore essential to size the capture area appropriately. In a particular embodiment tested, the capture zone (4) had particular dimensions, in particular with regard to its horizontal section, on which the different injection points of the ballast agent, such as sand, are homogeneously distributed. . For the implementation of a treatment corresponding to 150 m3 / h, the dimensions of this zone are for example the following ones: 30 - height: 4625 mm - width: 1500 mm - length: 500 mm It is also important to take into account counts the hydraulic speed within this capture zone (4). At the nominal flow rate of the treatment process, it is advantageous that this hydraulic speed does not exceed 200 m / h, so as not to destructure the flocs formed. This precautionary measure applies to singular passages, that is to say the passages between flocculation zone / capture zone and capture zone / settling zone. The results of the tests carried out on such an installation having a treatment capacity of 150 m 3 / h confirmed the optimal operation of the process according to the present invention. Indeed, more than 90% of the MES have been removed with a passage rate 10 in the settling zone of the order of 100 m / h. To achieve such a result, it is essential to obtain, in the flocculation zone, a floc generally relatively large and compact appearance.
La zone de décantation (5), disposée en aval de la zone de capture (4), peut 15 comprendre une ou plusieurs cuve(s). Généralement, cette zone comprend une à deux cuve(s). Des flocs très denses décantent directement en partie inférieure de la zone de capture (4). Aussi, la zone de capture comprend avantageusement, dans sa partie inférieure, une conduite de soutirage des boues. Celles-ci sont alors extraites 20 régulièrement et mélangées aux boues soutirées dans la zone de décantation (5). A la sortie de la zone de décantation (5), on obtiendra ainsi deux phases distinctes : une phase liquide correspondant à l'effluent clarifié (7) et une phase au moins en partie solide correspondant aux boues. Ces boues comprennent les matières en suspension, les adjuvants de décantation, les adjuvants de coagulation et de 25 floculation, ainsi qu'un liquide interstitiel. Cette phase en partie solide est récupérée principalement au fond de la zone de décantation (5). Tous les adjuvants de décantation connus de l'homme du métier tels que le sable peuvent être utilisés pour réaliser la décantation dans le procédé selon la présente invention. Généralement, l'adjuvant de décantation présente une granulométrie 30 comprise entre 30 micromètres (gin) et 600 micromètres ( m). D'une manière générale, on préférera un matériau qui combine à la fois une densité supérieure à 2,5 kg/dm3, et une insolubilité totale dans les conditions classiques du traitement de l'eau. The settling zone (5), disposed downstream of the capture zone (4), may comprise one or more tanks (s). Generally, this zone comprises one or two tanks. Very dense flocs decant directly into the lower part of the capture zone (4). Also, the capture zone advantageously comprises, in its lower part, a sludge withdrawal pipe. These are then extracted regularly and mixed with the sludge withdrawn into the settling zone (5). At the outlet of the settling zone (5), two distinct phases will thus be obtained: a liquid phase corresponding to the clarified effluent (7) and a phase at least partly solid corresponding to the sludge. This sludge includes suspended solids, settling aids, coagulation and flocculation additives, and interstitial fluid. This partially solid phase is recovered mainly at the bottom of the settling zone (5). All decantation aids known to those skilled in the art such as sand may be used to carry out settling in the process according to the present invention. Generally, the settling aid has a particle size of between 30 micrometers (gin) and 600 micrometers (m). In general, a material which combines both a density greater than 2.5 kg / dm 3 and a total insolubility under the conventional conditions of water treatment will be preferred.
Ces matériaux, utilisés comme adjuvant de décantation, permettent de lester les agrégats de particules initialement présentes (flocs) et d'accélérer leur décantation. Selon une variante préférée du procédé selon la présente invention, l'adjuvant de décantation est extrait des boues, avantageusement il est soumis à un traitement, comme par exemple un rinçage ou lavage, éventuellement un séchage, puis il est recyclé vers la zone non agitée de capture (4) de l'installation de traitement. Afin de minimiser la consommation d'adjuvant de décantation tel que le sable, on sépare l'adjuvant de décantation des boues d'extraction, avant de le réintroduire dans l'installation de traitement. Avantageusement, l'adjuvant de décantation doit pouvoir être récupéré à plus de 99 %, avec une proportion en matière organique (MO) inférieure à 3 %. La séparation des boues et de l'adjuvant de décantation peut être effectuée par tamisage, centrifugation, par hydrocyclonage, ou par tout autre moyen adapté connu de l'homme du métier. These materials, used as a settling aid, make it possible to ballast the aggregates of particles initially present (flocs) and to accelerate their settling. According to a preferred variant of the process according to the present invention, the settling aid is extracted from the sludge, advantageously it is subjected to a treatment, for example a rinsing or washing, possibly a drying, and then it is recycled to the non-agitated zone. capture (4) of the treatment plant. In order to minimize the consumption of settling aid such as sand, the settling aid is separated from the extraction sludge before being reintroduced into the treatment plant. Advantageously, the settling aid must be recoverable to more than 99%, with a proportion of organic matter (MO) less than 3%. Separation of sludge and settling aid can be carried out by sieving, centrifugation, hydrocycloning, or any other suitable means known to those skilled in the art.
De manière particulièrement avantageuse selon la présente invention, l'adjuvant de décantation est séparé des boues à l'aide d'un séparateur à sable (9) avant d'être recyclé vers la zone de capture (4). Le séparateur à sable (9) selon l'invention a deux fonctions essentielles : - séparation par décantation de l'adjuvant de décantation, tel que le sable, et des 20 boues, - lavage au moins partiel de l'adjuvant de décantation par injection d'eau. La qualité du mélange boues/sable, issu de la zone de décantation (5) de l'installation de traitement des eaux, permet que ce mélange soit introduit directement dans le séparateur à sable (9) sans étape préalable. Lorsque le mélange est introduit 25 dans le séparateur, le sable est décanté et lavé par un courant ascendant d'eau de lavage. Les matières organiques sont évacuées sous forme de boues (11) par la surverse du séparateur. Le sable lavé est quant à lui régulièrement extrait en partie basse du séparateur, puis avantageusement transféré au moyen d'une vis pour être recyclé. 30 Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, le séparateur à sable (9), grâce à son système de vis inclinée, permet de sécher au moins partiellement l'adjuvant de décantation qui a été préalablement séparé des boues et lavé. Particularly advantageously according to the present invention, the settling aid is separated from the sludge by means of a sand separator (9) before being recycled to the capture zone (4). The sand separator (9) according to the invention has two essential functions: - separation by decantation of the settling aid, such as sand, and sludge, - at least partial washing of the settling aid by injection of water. The quality of the sludge / sand mixture, from the settling zone (5) of the water treatment plant, allows this mixture to be introduced directly into the sand separator (9) without any prior step. When the mixture is introduced into the separator, the sand is decanted and washed by a rising stream of wash water. The organic materials are discharged as sludge (11) through the overflow of the separator. The washed sand is regularly extracted at the bottom of the separator, then advantageously transferred by means of a screw to be recycled. In a particular embodiment of the present invention, the sand separator (9), thanks to its inclined screw system, makes it possible to at least partially dry the settling aid which has been previously separated from the sludge and washed.
Le séparateur à sable (9) selon l'invention est particulièrement avantageux, puisqu'il permet de récupérer le sable avec un rendement supérieur à 99% et une proportion en matière organique (MO) inférieure à 3 %. Deux modes de réalisation préférés sont possibles au niveau de la récupération et de la réinjection de l'adjuvant de décantation tel que lesable : l'adjuvant de décantation peut être réinjecté dans la zone de capture (4) soit par voie sèche, soit par voie liquide. Dans un premier mode de réalisation selon l'invention, le sable est séparé des boues à l'aide d'un séparateur à sable (9) qui assure la séparation boues/sable, le lavage partiel et le séchage du sable, puis celui-ci est réinjecté sous forme pulvérulente au dessus de la zone non agitée de capture (4), comme cela est représenté sur la Figure 1. Dans ce mode de réalisation, le séparateur à sable (9) est avantageusement disposé au dessus de l'ouvrage de traitement des eaux, en particulier au-dessus de la zone de capture (4) (voir Figure 1). Dans un exemple de réalisation, le sable lavé, issu de la vis inclinée du séparateur (9), tombe directement dans une trémie reliée à un système de dispersion, de type dispersion d'engrais. Cette configuration est avantageuse puisqu'elle permet l'économie d'une pompe d'injection de sable, d'une cuve et d'un agitateur. The sand separator (9) according to the invention is particularly advantageous since it makes it possible to recover the sand with a yield greater than 99% and a proportion of organic matter (MO) of less than 3%. Two preferred embodiments are possible in the recovery and reinjection of the settling aid as settable: the settling aid can be reinjected into the capture zone (4) either by the dry route or by liquid. In a first embodiment according to the invention, the sand is separated from the sludge by means of a sand separator (9) which ensures the separation of sludge / sand, partial washing and drying of the sand, and then ci is re-injected in pulverulent form over the unrestrained capture zone (4), as shown in FIG. 1. In this embodiment, the sand separator (9) is advantageously disposed above the structure water treatment, especially above the capture zone (4) (see Figure 1). In an exemplary embodiment, the washed sand from the inclined screw of the separator (9) falls directly into a hopper connected to a dispersion system of the fertilizer dispersion type. This configuration is advantageous since it allows the economy of a sand injection pump, a tank and an agitator.
Dans un second mode de réalisation selon l'invention, le sable est séparé des boues à l'aide d'un séparateur à sable (9) qui assure la séparation boues/sable, le lavage partiel et le séchage partiel du sable, puis le sable lavé, issu de la vis inclinée, tombe dans une cuve, dite cuve à suspension (10). Dans cette cuve (10), remplie d'eau et de sable, le sable est maintenu en suspension homogène par agitation puissante. Une pompe centrifuge aspire le contenu de la cuve (10) et alimente, en continu, le système de dispersion du sable sur toute la surface de la zone de capture (4), comme cela est représenté sur la Figure 2. Dans ce mode de réalisation, le sable est récupéré sous forme de suspension en sortie de la cuve à suspension (10), avant d'être réintroduit dans la zone de capture (4) non agitée. De manière particulièrement avantageuse selon l'invention, le sable est activé par un polymère liquide que l'on ajoute dans la cuve à suspension (10), avant d'être réintroduit dans l'installation. L'ajout de polymère permet d'améliorer le contact et le collage entre les grains de sable et les flocs. In a second embodiment according to the invention, the sand is separated from the sludge by means of a sand separator (9) which ensures the sludge / sand separation, the partial washing and the partial drying of the sand, then the washed sand, coming from the inclined screw, falls into a tank, called a suspension tank (10). In this tank (10), filled with water and sand, the sand is kept in homogeneous suspension by powerful stirring. A centrifugal pump draws the contents of the tank (10) and continuously feeds the sand dispersal system over the entire surface of the capture zone (4), as shown in FIG. realization, the sand is recovered as a suspension at the outlet of the suspension tank (10), before being reintroduced into the unstirred capture zone (4). In a particularly advantageous manner according to the invention, the sand is activated by a liquid polymer which is added to the suspension tank (10) before being reintroduced into the installation. The addition of polymer improves the contact and bonding between the grains of sand and the flocs.
Les boues séparées du sable sont évacuées par une conduite d'évacuation (11), 5 et peuvent être stockées dans une cuve de stockage. Elles sont ensuite avantageusement envoyées vers un circuit de traitement des boues. Sludge separated from the sand is evacuated via a discharge line (11) and can be stored in a storage tank. They are then advantageously sent to a sludge treatment circuit.
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