FR3123066A1 - PROCESS FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF WASTEWATER - Google Patents
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Abstract
Procédé, réacteur biologique et installation pour le traitement biologique d’eaux usées comprenant de la matière organique ou assimilable par des microorganismes dans un réacteur mélangé, formant un mélange complet. Figure de l’abrégé : Figure 3Process, biological reactor and installation for the biological treatment of waste water comprising organic matter or matter assimilated by microorganisms in a mixed reactor, forming a complete mixture. Figure of the abstract: Figure 3
Description
La présente invention se rapporte à un procédé pour le traitement biologique des eaux usées, à un réacteur biologique et à une installation permettant tous deux la mise en œuvre de ce procédé.The present invention relates to a method for the biological treatment of waste water, to a biological reactor and to an installation both allowing the implementation of this method.
Un traitement biologique permet le traitement d’eaux usées comprenant des composés dégradables biologiquement à l’aide d’une boue activée munie de microorganismes. La boue activée est formée par des microorganismes assemblés en flocs lâches flottant librement dans l’eau, appelés flocs bactériens.Biological treatment allows the treatment of wastewater containing biologically degradable compounds using activated sludge containing microorganisms. Activated sludge is formed by microorganisms assembled into loose flocs floating freely in water, called bacterial flocs.
Pendant le traitement, les microorganismes, qui sont majoritairement des bactéries, vont consommer du carbone, de l’azote et du phosphore qui sont présents dans les eaux usées.During the treatment, the microorganisms, which are mostly bacteria, will consume carbon, nitrogen and phosphorus which are present in the wastewater.
Pour permettre cette consommation de carbone, d’azote et de phosphore par les microorganismes, les conditions de traitement alternent entre conditions anaérobiques et conditions aérobiques. En effet, cette alternance entre les conditions anaérobiques, aérobiques et anoxiques permet à la fois de réaliser la déphosphatation, la nitrification (transformation de l’ammonium en nitrites et transformation des nitrites en nitrates) et la dénitrification (transformation des nitrites et des nitrates en azote).To allow this consumption of carbon, nitrogen and phosphorus by the microorganisms, the treatment conditions alternate between anaerobic and aerobic conditions. Indeed, this alternation between anaerobic, aerobic and anoxic conditions allows both dephosphatation, nitrification (transformation of ammonium into nitrites and transformation of nitrites into nitrates) and denitrification (transformation of nitrites and nitrates into nitrogen).
Malheureusement, en cas de prolifération de bactéries filamenteuses, ces flocs bactériens ne permettent pas un rejet d’eaux traitées de qualité car ils peuvent se retrouver dans les eaux traitées et nécessitent des traitements parfois agressifs tels que le chlore pour éviter leur prolifération.Unfortunately, in the event of the proliferation of filamentous bacteria, these bacterial flocs do not allow the discharge of quality treated water because they can be found in the treated water and require sometimes aggressive treatments such as chlorine to prevent their proliferation.
Il est bien connu de l’état de la technique le document WO2004024638 qui divulgue un procédé pour le traitement biologique d’eaux usées comprenant de la matière organique ou assimilable par des microorganismes comprenant les étapes de :Document WO2004024638 is well known in the state of the art, which discloses a process for the biological treatment of wastewater comprising organic matter or matter assimilable by microorganisms comprising the steps of:
une première alimentation en eaux usées en conditions anaérobiques d’au moins un réacteur appelé réacteur biologique comprenant une zone supérieure, une zone inférieure et une zone centrale, ledit au moins un réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes,a first supply of waste water under anaerobic conditions to at least one reactor called a biological reactor comprising an upper zone, a lower zone and a central zone, said at least one biological reactor comprising a sludge provided with microorganisms,
un mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions anaérobiques dans ledit au moins un réacteur biologique, formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse,a mixture of said waste water with said sludge under anaerobic conditions in said at least one biological reactor, forming a suspension of solid matter in an aqueous phase,
Une initiation d’une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz dans ledit au moins un réacteur biologique avec obtention d’une quantité d’oxygène dissous suffisante pour oxyder de 50 à 100 % de la matière organique et de 50 à 100 % de la matière minérale,Initiation of aeration of said suspension of solid matter in the aqueous phase by injecting gas into said at least one biological reactor with obtaining a quantity of dissolved oxygen sufficient to oxidize 50 to 100% of the organic matter and from 50 to 100% of the mineral matter,
une poursuite dudit mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques ou en alternance en conditions aérobies et anaérobies dans ledit au moins un réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse,continuation of said mixing of said waste water with said sludge under aerobic conditions or alternately under aerobic and anaerobic conditions in said at least one biological reactor forming the suspension of solids in the aqueous phase,
une décantation de ladite boue avec obtention (i) d’eaux traitées formées desdites eaux usées sensiblement déplétées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et contenant éventuellement une première partie de microorganismes et (ii) d’un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes,decantation of said sludge with obtaining (i) treated water formed from said waste water substantially depleted of organic matter or assimilable by residual microorganisms and optionally containing a first part of microorganisms and (ii) a bed of sludge formed from said residual organic or assimilable matter by microorganisms and a second part of microorganisms,
un soutirage d’au moins une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d’eaux traitées.a withdrawal of at least a portion of said treated water to form a discharge of treated water.
Pratiquement, un régime de festin-famine est mis en œuvre dans un (ou plusieurs) réacteur(s) biologique(s). Le réacteur biologique est alimenté en eaux usées qui sont mélangées à une boue granulaire, aussi appelées granules de boue qui comprend des microorganismes comme des bactéries. Ce mélange forme une suspension de matières solides comprenant la boue, les microorganismes, la matière organique ou assimilable par des microorganismes dans une phase aqueuse. Le régime festin-famine comprend une alternance de phases festins et phases famine.Practically, a feast-famine diet is implemented in one (or more) biological reactor(s). The biological reactor is fed with wastewater which is mixed with a granular sludge, also called sludge granules which includes microorganisms such as bacteria. This mixture forms a suspension of solid matter comprising sludge, microorganisms, organic matter or matter assimilated by microorganisms in an aqueous phase. The feast-famine diet includes alternating feast and starvation phases.
En conditions anaérobiques, on initie la phase festin qui permet aux microorganismes de se nourrir de la matière organique mais aussi de la matière assimilable par les microorganismes telle que de la matière à base de phosphore ou d’azote.In anaerobic conditions, the feast phase is initiated, which allows microorganisms to feed on organic matter but also on material that can be assimilated by microorganisms, such as phosphorus or nitrogen-based material.
Ensuite, la suspension de matière solide dans la phase aqueuse est aérée par l’injection d’un gaz qui permet d’obtenir une quantité d’oxygène dissous suffisante pour oxyder de 50 à 100 % de la matière organique et de 50 à 100 % de la matière minérale pour former les conditions aérobiques.Then, the suspension of solid matter in the aqueous phase is aerated by injecting a gas which makes it possible to obtain a quantity of dissolved oxygen sufficient to oxidize 50 to 100% of the organic matter and 50 to 100% mineral matter to form the aerobic conditions.
En conditions aérobiques, on initie la phase famine lors de laquelle les microorganismes ont déjà consommé la matière organique ou de la matière assimilable par les microorganismes. Lorsque les conditions aérobiques sont mises en place, la phase festin se termine en début desdites conditions aérobiques. Il y a donc un reliquat de la phase festin en conditions aérobiques avant que la phase famine ne soit initiée.Under aerobic conditions, the starvation phase is initiated during which the microorganisms have already consumed the organic matter or material assimilated by the microorganisms. When aerobic conditions are in place, the feast phase ends at the start of said aerobic conditions. There is therefore a remainder of the feast phase under aerobic conditions before the starvation phase is initiated.
En conditions aérobiques, la concentration d’oxygène présente dans ledit au moins un réacteur biologique est de 1 mg/l à 2,5 mg/l.Under aerobic conditions, the oxygen concentration present in said at least one biological reactor is from 1 mg/l to 2.5 mg/l.
Une décantation de la boue est ensuite réalisée (pendant laquelle le réacteur biologique n’est plus mélangé) et permet d’obtenir, d’une première part, des eaux traitées formées des eaux usées sensiblement déplétées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et contenant éventuellement une première partie de microorganismes et, d'une seconde part, un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes.A decantation of the sludge is then carried out (during which the biological reactor is no longer mixed) and makes it possible to obtain, on the one hand, treated water formed from wastewater substantially depleted in organic matter or assimilable by residual microorganisms and optionally containing a first part of microorganisms and, on a second part, a bed of sludge formed of said residual organic matter or assimilable by microorganisms and of a second part of microorganisms.
Cette décantation est suivie d’un soutirage d’au moins une partie desdites eaux traitées qui forme un rejet d’eaux traités en dehors du réacteur biologique.This settling is followed by a withdrawal of at least part of said treated water which forms a discharge of treated water outside the biological reactor.
Il est décrit dans le document WO2004024638 que l’alimentation en eaux usées du réacteur est lente et est effectuée par la zone inférieure de ce dernier. De plus, le document décrit aussi que la vitesse de décantation de la boue est supérieure à 10 m/h et que cette valeur est représentative d’une boue granulaire de qualité.It is described in the document WO2004024638 that the waste water supply to the reactor is slow and is carried out by the lower zone of the latter. In addition, the document also describes that the settling speed of the sludge is greater than 10 m/h and that this value is representative of a quality granular sludge.
Malheureusement, ce procédé présente l'inconvénient de dépendre de la géométrie du réacteur dans lequel il est réalisé. En effet, il est mis en œuvre par la formation d’un écoulement piston dans le réacteur. Par conséquent, selon ce document, c’est l’espace qui est utilisé pour mettre en œuvre les différentes étapes du procédé. De plus, pour obtenir des eaux traitées de qualité, une étape supplémentaire de filtration des eaux traitées est réalisée après le traitement biologique des eaux.Unfortunately, this process has the disadvantage of depending on the geometry of the reactor in which it is carried out. Indeed, it is implemented by the formation of a plug flow in the reactor. Therefore, according to this document, it is the space that is used to implement the different steps of the process. In addition, to obtain quality treated water, an additional stage of filtration of the treated water is carried out after the biological treatment of the water.
Pour pallier ces inconvénients, il est prévu suivant la présente invention un procédé qui permette de traiter les eaux dans des réacteurs ou installations de stations d’épuration tout en permettant une économie énergétique ainsi que le traitement d’une plus grande charge polluante tout en étant adaptable à des installations préexistantes.To overcome these drawbacks, there is provided according to the present invention a process which makes it possible to treat water in reactors or purification station installations while allowing energy savings as well as the treatment of a greater polluting load while being adaptable to pre-existing installations.
Plus particulièrement, il est prévu selon l’invention un procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que ledit au moins un réacteur appelé réacteur biologique est un réacteur à mélange intégral muni de moyens d’agitation de manière à former un mélange complet et en ce que la décantation de ladite boue est effectuée à une vitesse de décantation des matières solides dans la phase aqueuse comprise entre 1,2 et 5 m/h.More particularly, there is provided according to the invention a method as described above, characterized in that said at least one reactor called biological reactor is a full-mix reactor provided with stirring means so as to form a full mixture and in that the settling of said sludge is carried out at a rate of settling of solid matter in the aqueous phase of between 1.2 and 5 m/h.
Par les termes « réacteur à mélange intégral », on entend, suivant l’invention, un réacteur biologique qui présente des moyens d’agitation dimensionnés pour former un mélange dit « complet » dans le réacteur biologique, pour que toutes les zones du réacteur biologique subissent une agitation c’est-à-dire un réacteur biologique dont le contenu présente en tout point des concentrations relativement identiques en microorganismes, oxygène dissous et matière organique ou assimilable par des microorganismes (minimisation des zones mortes).By the terms "integral mixing reactor" is meant, according to the invention, a biological reactor which has stirring means sized to form a so-called "complete" mixture in the biological reactor, so that all the zones of the biological reactor undergo agitation, that is to say a biological reactor whose content has at all points relatively identical concentrations of microorganisms, dissolved oxygen and organic matter or matter assimilable by microorganisms (minimization of dead zones).
Bien qu’il soit généralement proscrit dans les procédés à boues granulaires d’utiliser des réacteurs à mélange intégral, la présente invention a permis d’obtenir un traitement d’eaux usées optimal dans lequel une économie énergétique est réalisée, qui permette le traitement d’une grande charge polluante tout en étant adaptable à des installations préexistantes, et donc de manière indépendante à la géométrie du réacteur biologique.Although it is generally prohibited in granular sludge processes to use integral mixing reactors, the present invention has made it possible to obtain an optimal wastewater treatment in which an energy saving is achieved, which allows the treatment of a large polluting load while being adaptable to pre-existing installations, and therefore independently of the geometry of the biological reactor.
En effet, la formation d’un mélange complet dans le réacteur biologique favorise généralement une population de bactéries filamenteuses, considérée comme incompatible avec les procédés de traitement de boue par voie granulaire et considérée souvent comme nécessitant une ou plusieurs étapes en aval pour l’obtention d’une eau « propre ». Pourtant, selon la présente invention, il a été mis en évidence qu’une alternance appropriée des conditions anaérobiques/aérobiques, en combinaison avec un mélange complet ainsi que le contrôle de la vitesse de décantation entre 1,2 m/h et 5m/h permettaient ensemble d’atteindre un équilibre entre une population de bactéries granulaires et une population de bactéries filamenteuses pour former des boues granulaires ou des boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses.Indeed, the formation of a complete mixture in the biological reactor generally favors a population of filamentous bacteria, considered incompatible with granular sludge treatment processes and often considered as requiring one or more downstream steps to obtain "clean" water. However, according to the present invention, it has been demonstrated that an appropriate alternation of anaerobic / aerobic conditions, in combination with thorough mixing as well as control of the settling rate between 1.2 m / h and 5 m / h together made it possible to achieve a balance between a population of granular bacteria and a population of filamentous bacteria to form granular sludges or granular sludges with a population of filamentous bacteria.
Les boues granulaires ou les boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses formées permettent un gain énergétique par leur métabolisme. En effet, chaque granule comprend une zone anaérobique et une zone aérobique ce qui permet à chaque granule d’agir comme une « mini station d’épuration ». Les boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses comprennent des granules de boues sur lesquels sont venus s’agréger des bactéries filamenteuses.Granular sludge or granular sludge with a population of filamentous bacteria formed allows energy gain through their metabolism. Indeed, each granule includes an anaerobic zone and an aerobic zone, which allows each granule to act as a "mini wastewater treatment plant". Granular sludge with a population of filamentous bacteria includes sludge granules on which filamentous bacteria have aggregated.
De manière particulièrement avantageuse, ce procédé permet de s’affranchir des épisodes de prolifération de bactéries filamenteuses ce qui permet d’éviter une étape subséquente de filtration et, cela, sans dépendre de la géométrie du réacteur.In a particularly advantageous manner, this process makes it possible to overcome episodes of proliferation of filamentous bacteria, which makes it possible to avoid a subsequent filtration step and, this, without depending on the geometry of the reactor.
Selon l’invention, les eaux usées sont directement dispersées dans le réacteur biologique lors de leur alimentation et sont mélangées à la boue comprise dans le réacteur biologique. L’avantage du mélange intégral est sa résistance aux charges polluantes très élevées ainsi qu’à d’éventuels chocs toxiques de courte durée.According to the invention, the wastewater is directly dispersed in the biological reactor when it is fed and is mixed with the sludge included in the biological reactor. The advantage of the integral mixture is its resistance to very high polluting loads as well as to possible short-term toxic shocks.
Comme expliqué plus haut, ce procédé présente l’avantage d’obtenir un équilibre entre deux populations de boue granulaire, de la boue granulaire telle que la boue décrite dans le brevet WO2004024638 mais aussi de la boue granulaire avec une population de bactéries filamenteuses. Cet équilibre contribue à un traitement optimal des eaux usées et donc aussi, à éviter une étape subséquente de filtration. En effet, la présence de bactéries filamenteuses dans les granules permet de capter des éventuelles bactéries libres encore présentes dans l’eau clarifiée. Cet équilibre est obtenu par un contrôle de la vitesse de décantation de la boue qui est comprise entre 1,2 m/h et 5 m/h. Cette vitesse de décantation relativement lente permet une décantation des bactéries libres qui vont venir s’agréger à la boue granulaire.As explained above, this process has the advantage of obtaining a balance between two populations of granular sludge, granular sludge such as the sludge described in patent WO2004024638 but also granular sludge with a population of filamentous bacteria. This balance contributes to optimal wastewater treatment and therefore also to avoiding a subsequent filtration step. Indeed, the presence of filamentous bacteria in the granules makes it possible to capture any free bacteria still present in the clarified water. This balance is obtained by controlling the settling speed of the sludge, which is between 1.2 m/h and 5 m/h. This relatively slow settling speed allows settling of free bacteria which will aggregate with the granular sludge.
Ce procédé permet donc un traitement biologique des eaux usées de qualité, économiquement viable et exploitable à échelle industrielle.This process therefore allows a biological treatment of wastewater of quality, economically viable and exploitable on an industrial scale.
De plus, l’utilisation d’un réacteur (biologique) à mélange intégral permet de traiter une plus grande charge polluante et le procédé, comme déjà cité ci-dessus, n’est pas dépendant de la géométrie du réacteur biologique utilisé. En effet, selon la présente invention, le procédé mis en œuvre comprend une succession temporelle de différentes étapes dans un même réacteur à mélange intégral, ce qui permet de s’affranchir de contraintes géométriques et ne nécessite pas différentes zones dans lesquelles se succèdent certaines étapes de traitement par déplacement de la matière à traiter, mais au contraire, ces étapes ont lieu au même endroit, mais de manière successives ou alternées. Cela présente aussi l’avantage de pouvoir utiliser le procédé selon la présente invention pour toute installation ou réacteur biologique de station d’épuration déjà existante tout en assurant un traitement des eaux usées de qualité.In addition, the use of a fully mixed (biological) reactor makes it possible to treat a greater pollutant load and the process, as already mentioned above, is not dependent on the geometry of the biological reactor used. Indeed, according to the present invention, the method implemented comprises a temporal succession of different steps in the same reactor with integral mixing, which makes it possible to overcome geometric constraints and does not require different zones in which certain steps follow one another. treatment by moving the material to be treated, but on the contrary, these steps take place in the same place, but successively or alternately. This also has the advantage of being able to use the method according to the present invention for any installation or biological reactor of an already existing purification plant while ensuring quality wastewater treatment.
De préférence, les moyens d’agitation comprennent au moins une pale.Preferably, the stirring means comprise at least one blade.
Avantageusement, l’alimentation en eaux usées du réacteur biologique est réalisée dans la zone supérieure de ce dernier. Ledit mélange peut être effectué en continu ou de manière discontinue.Advantageously, the waste water supply to the biological reactor is carried out in the upper zone of the latter. Said mixing can be carried out continuously or discontinuously.
De préférence, ladite poursuite dudit mélange peut avoir lieu pendant ladite initiation de ladite aération ou pendant ladite aération ou après ladite aération. Ladite aération peut être effectuée en continu ou de manière discontinue (par salve).Preferably, said continuation of said mixing may take place during said initiation of said aeration or during said aeration or after said aeration. Said aeration can be carried out continuously or discontinuously (by burst).
Avantageusement, le procédé selon l’invention, comprend une purge d’au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone centrale dudit au moins un réacteur biologique, avant ou pendant la décantation, ladite partie de la boue purgée étant effectuée par soutirage de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse. Cette purge est parfois appelée purge homogène et permet d’obtenir une population relativement uniforme de bactéries comprenant des bactéries filamenteuses et des granules.Advantageously, the method according to the invention comprises purging at least part of said sludge from said central zone of said at least one biological reactor, before or during settling, said part of the purged sludge being carried out by drawing off of said suspension of solids in the aqueous phase. This purge is sometimes referred to as a homogeneous purge and results in a relatively uniform population of bacteria including filamentous bacteria and granules.
Dans d’autres réalisations, le procédé selon l’invention, comprend une purge d’au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone centrale dudit au moins un réacteur biologique, après la décantation. Cette purge est alors appelée purge sélective et permet d’obtenir une population relativement uniforme de bactéries filamenteuses.In other embodiments, the method according to the invention comprises purging at least part of said sludge from said central zone of said at least one biological reactor, after settling. This purging is then called selective purging and makes it possible to obtain a relatively uniform population of filamentous bacteria.
Comme on peut le constater, selon le moment du procédé où la purge est appliquée, on sera face à une purge homogène ou à une purge sélective pour le soutirage dans une zone centrale dudit réacteur biologique.As can be seen, depending on when in the process the purge is applied, there will be a homogeneous purge or a selective purge for withdrawal in a central zone of said biological reactor.
Parfois, le procédé comprend une purge d’au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone inférieure dudit au moins un réacteur biologique, après la décantation, ladite partie de la boue purgée étant effectuée par soutirage d’une partie du lit de boue. Cette purge est alors appelée purge homogène car elle permet d’obtenir une population relativement uniforme de bactéries comprenant des bactéries filamenteuses et des granules.Sometimes, the method comprises purging at least part of said sludge from said lower zone of said at least one biological reactor, after settling, said part of the purged sludge being carried out by withdrawing part of the bed of mud. This purge is then called homogeneous purge because it allows to obtain a relatively uniform population of bacteria including filamentous bacteria and granules.
Lors de la purge, soit un mélange de granules et de bactéries filamenteuses est soutiré, soit les bactéries filamenteuses sont soutirées. Ce choix dépend de la zone du réacteur biologique par laquelle la purge est effectuée et/ou du moment du soutirage.During the purge, either a mixture of granules and filamentous bacteria is drawn off, or the filamentous bacteria are drawn off. This choice depends on the zone of the biological reactor through which the purge is carried out and/or on the moment of withdrawal.
Si la purge est effectuée dans la zone centrale du réacteur biologique et que la purge est effectuée avant ou pendant la décantation, des bactéries filamenteuses et des granules sont soutirées. Si la purge est effectuée dans la zone centrale du réacteur biologique mais après la décantation, les bactéries filamenteuses sont préférentiellement soutirées.If the purging is carried out in the central zone of the biological reactor and the purging is carried out before or during the settling, filamentous bacteria and granules are drawn off. If the purge is carried out in the central zone of the biological reactor but after the decantation, the filamentous bacteria are preferentially withdrawn.
Si la purge est effectuée dans la zone inférieure du réacteur biologique, les granules et les bactéries filamenteuses sont sorties et cette purge est effectuée après la décantation. Cela permet de maintenir par la teneur en bactéries filamenteuses et granules, un équilibre.If the purging is carried out in the lower zone of the biological reactor, the granules and the filamentous bacteria are taken out and this purging is carried out after the settling. This makes it possible to maintain a balance through the content of filamentous bacteria and granules.
La purge permet un ajustement de la concentration en boue par rapport à la charge carbonée (DCO) entrante. Cet ajustement régulier permet de contrôler la qualité et le taux de granulation de la boue granulaire, c’est-à-dire le taux de formation de granules. Cet ajustement se fait en adaptant la purge de la boue. Si la purge est sélective, on favorise la granulation et donc les performances de décantation et la qualité des eaux traitées. Si la purge est homogène, on favorise la stabilité de la boue et la qualité des eaux traitées.The purge allows adjustment of the sludge concentration in relation to the carbonaceous charge (COD) entering. This regular adjustment makes it possible to control the quality and the rate of granulation of the granular sludge, that is to say the rate of formation of granules. This adjustment is made by adapting the bleed of the mud. If the purge is selective, the granulation is favored and therefore the settling performance and the quality of the treated water. If the purge is homogeneous, it promotes the stability of the sludge and the quality of the treated water.
De manière avantageuse, lesdites matières solides dans ledit procédé, sont formées par lesdits microorganismes et ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes, lesdits microorganismes formant avec ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes des boues granulaires ou des boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses.Advantageously, said solid materials in said process are formed by said microorganisms and said organic material or assimilable by microorganisms, said microorganisms forming with said organic material or assimilable by microorganisms granular sludge or granular sludge with a population of bacteria filamentous.
Dans un mode de réalisation préféré, le procédé comprend, en outre, une étape de contrôle de la vitesse de décantation, au moyen d’une deuxième alimentation en eaux usées de ladite zone supérieure dudit au moins un réacteur biologique en conditions aérobiques par des moyens d’alimentation agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle lorsque le réacteur biologique met en œuvre ladite initiation de ladite aération ou après celle-ci, avant ou pendant ladite poursuite dudit mélange, ladite étape de contrôle de la décantation étant suivie d’une étape additionnelle de mélange de manière à ralentir la vitesse de décantation des matières solides dans la phase aqueuse.In a preferred embodiment, the method further comprises a step of controlling the settling rate, by means of a second supply of waste water to said upper zone of said at least one biological reactor under aerobic conditions by means supply arranged to be actuated by a control means when the biological reactor implements said initiation of said aeration or after the latter, before or during said continuation of said mixing, said settling control step being followed by a additional mixing step so as to slow down the settling rate of the solids in the aqueous phase.
Ladite deuxième alimentation permet d’introduire une nouvelle charge polluante et de rétablir un équilibre entre la boue granulaire et la boue granulaire avec une population de bactéries filamenteuses lorsque l’équilibre ne permet plus d’obtenir un traitement optimal des eaux usées et que des flocs bactériens commencent à se retrouver dans le rejet.Said second supply makes it possible to introduce a new polluting load and to restore a balance between the granular sludge and the granular sludge with a population of filamentous bacteria when the balance no longer makes it possible to obtain an optimal treatment of the waste water and that flocs bacteria begin to end up in rejection.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le procédé comprend, en outre, une étape d’acidogenèse en amont de ladite première alimentation en eaux usées dudit au moins un réacteur biologique.In another preferred embodiment, the method further comprises an acidogenesis step upstream of said first supply of waste water to said at least one biological reactor.
Ladite étape d’acidogenèse améliore la scission des molécules à longue chaine carbonée et favorise la production de petites molécules très facilement biodégradables, comme par exemple, les acides gras volatiles. Cette étape est réalisée à l’aide de bactéries en conditions anaérobiques.Said acidogenesis step improves the splitting of molecules with long carbon chains and promotes the production of small molecules that are very easily biodegradable, such as volatile fatty acids. This step is carried out using bacteria under anaerobic conditions.
Avantageusement, lesdites eaux usées du procédé selon l’invention sont choisies parmi des eaux industrielles, des eaux urbaines, ou un mélange de celles-ci.Advantageously, said waste water from the process according to the invention is chosen from industrial water, urban water, or a mixture thereof.
Dans un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l’invention, comprend, en outre, une étape initiale d’adaptation d’une installation existante pour la mise en œuvre du procédé dans ladite installation existante adaptée.In an advantageous embodiment, the method according to the invention further comprises an initial step of adapting an existing installation for the implementation of the method in said adapted existing installation.
Cela permet de pouvoir utiliser des installations existantes sans les modifier et représente un gain économique.This makes it possible to use existing installations without modifying them and represents an economic gain.
D’autres formes de réalisation du procédé suivant l’invention sont indiquées dans les revendications annexées.Other embodiments of the method according to the invention are indicated in the appended claims.
L’invention a aussi pour objet un réacteur appelé réacteur biologique pour le traitement biologique d’eaux usées à utiliser suivant le procédé selon l’invention, ledit réacteur biologique étant un réacteur de type SBR (Sequential Batch Reactor) agencé pour recevoir les eaux usées et une boue munie de microorganisme, lesdites eaux usées et ladite boue munie de microorganismes formant un contenu, ce réacteur biologique comprend une entrée pour les eaux usées en communication fluidique avec la zone supérieure, une sortie pour les eaux traitées en communication fluidique avec la zone supérieure et des moyens d’agitation dudit contenu, formant un réacteur de type à mélange intégral.The invention also relates to a reactor called a biological reactor for the biological treatment of waste water to be used according to the process according to the invention, said biological reactor being a reactor of the SBR (Sequential Batch Reactor) type arranged to receive the waste water and a sludge provided with microorganism, said waste water and said sludge provided with microorganisms forming a content, this biological reactor comprises an inlet for the waste water in fluid communication with the upper zone, an outlet for the treated water in fluid communication with the zone upper and means for stirring said content, forming a reactor of the integral mixing type.
Il est apparu de manière particulièrement avantageuse qu’un réacteur biologique avec une entrée pour les eaux usées en communication fluidique avec la zone supérieure permet une alimentation “turbulente” pendant que le mélange desdites eaux usées et de ladite boue est effectué par des moyens d’agitation formant un réacteur biologique de type à mélange intégral. De plus, le réacteur biologique présente en tout point des concentrations relativement identiques en microorganismes, oxygène dissous du milieu et matière organique ou assimilable par des microorganismes.It has appeared in a particularly advantageous way that a biological reactor with an inlet for the waste water in fluid communication with the upper zone allows a “turbulent” supply while the mixing of said waste water and said sludge is carried out by means of agitation forming an integral mixing type biological reactor. In addition, the biological reactor has at all points relatively identical concentrations of microorganisms, dissolved oxygen of the medium and organic matter or matter assimilable by microorganisms.
L’alimentation turbulente facilite le mélange complet réalisé dans le réacteur biologique alors que le document WO2004024638 décrit une alimentation lente réalisée par une entrée en communication fluidique avec la zone inférieure pour éviter un mélange des eaux usées avec les eaux traitées et travailler sur un écoulement piston, à savoir un réacteur avec différentes zones ayant un rôle différent.The turbulent feed facilitates the complete mixing carried out in the biological reactor while the document WO2004024638 describes a slow feed carried out by an entry into fluidic communication with the lower zone to avoid mixing of the waste water with the treated water and to work on a piston flow. , namely a reactor with different zones having a different role.
Dans une forme de réalisation avantageuse, le réacteur biologique selon la présente invention, comprend en outre, des moyens de soutirage d’au moins une partie de ladite boue en communication fluidique avec ladite zone inférieure ou centrale, agencés pour permettre la purge d’au moins une partie de ladite boue.In an advantageous embodiment, the biological reactor according to the present invention further comprises means for withdrawing at least a part of said sludge in fluid communication with said lower or central zone, arranged to allow the purging of at least a portion of said sludge. least part of said mud.
Dans une forme de réalisation préférée, le réacteur biologique selon la présente invention comprend, en outre des moyens d’alimentation en communication fluidique avec ladite zone supérieure agencés pour alimenter ledit réacteur biologique en eaux usées. Par exemple, les moyens d’alimentation amènent les eaux usées dans le réacteur biologique en conditions anaérobiques lorsqu’il s’agit de la première alimentation du procédé selon la présente invention ou amènent les eaux usées dans le réacteur biologique en conditions aérobiques lorsqu’il s’agit de la deuxième alimentation, lesdits moyens d’alimentation étant agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle lorsque le réacteur biologique met en œuvre ladite aération ou après celle-ci, avant ladite poursuite du mélange.In a preferred embodiment, the biological reactor according to the present invention further comprises supply means in fluid communication with said upper zone arranged to supply said biological reactor with waste water. For example, the supply means bring the waste water into the biological reactor under anaerobic conditions when it is the first supply of the process according to the present invention or bring the waste water into the biological reactor under aerobic conditions when it is this is the second supply, said supply means being arranged to be actuated by a control means when the biological reactor implements said aeration or after the latter, before said continuation of the mixing.
Dans une autre forme de réalisation préférée, le réacteur biologique comprenant une entrée pour l’injection de gaz en communication fluidique avec ladite zone centrale ou ladite zone inférieure dudit réacteur biologique.In another preferred embodiment, the biological reactor comprising an inlet for gas injection in fluid communication with said central zone or said lower zone of said biological reactor.
D’autres formes de réalisation du réacteur biologique suivant l’invention sont indiquées dans les revendications annexées.Other embodiments of the biological reactor according to the invention are indicated in the appended claims.
L'invention a en outre pour objet une installation comprenant au moins un réacteur biologique selon la présente invention, comprenant, en outre, une cuve tampon ou un bassin biologique, éventuellement un bassin biologique tampon, en communication fluidique avec ledit au moins un réacteur biologique.The invention further relates to an installation comprising at least one biological reactor according to the present invention, further comprising a buffer tank or a biological basin, optionally a buffer biological basin, in fluid communication with said at least one biological reactor .
De préférence, l’installation selon la présente invention, comprend en outre une cuve acidogène en communication fluidique avec ledit au moins un réacteur biologique via ladite cuve tampon ou ledit bassin biologique, éventuellement le bassin biologique tampon.Preferably, the installation according to the present invention further comprises an acid generating tank in fluid communication with said at least one biological reactor via said buffer tank or said biological basin, optionally the biological buffer basin.
Avantageusement, l’installation, comprend un deuxième réacteur biologique, agencé en parallèle à co-courant ou à contrecourant ou encore en alternance avec ledit au moins un réacteur biologique.Advantageously, the installation comprises a second biological reactor, arranged in co-current or counter-current parallel or alternatively in alternation with said at least one biological reactor.
De manière préférée, ledit deuxième réacteur biologique et ledit au moins un réacteur biologique de l’installation selon l'invention, sont en communication fluidique avec une cuve tampon ou un bassin biologique, éventuellement un bassin biologique tampon.Preferably, said second biological reactor and said at least one biological reactor of the installation according to the invention are in fluid communication with a buffer tank or a biological basin, possibly a buffer biological basin.
D’autres formes de réalisation de l'installation suivant l’invention sont indiquées dans les revendications annexées.Other embodiments of the installation according to the invention are indicated in the appended claims.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins et aux exemples.Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge from the description given below, on a non-limiting basis and with reference to the drawings and the examples.
La
La
La
La
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.In the figures, identical or similar elements bear the same references.
Le réacteur biologique 8 est représenté en
Ce réacteur biologique 8 comprend une entrée 12 pour les eaux usées (non représentées) en communication fluidique avec la zone supérieure 9 et est agencé pour recevoir les eaux usées via l’entrée 12 pour les eaux usées et une boue munie de microorganismes. Il comprend, une sortie 13 pour les eaux traitées (non représentées) en communication fluidique avec la zone supérieure 9 et des moyens d’agitation 14 agencés pour mélanger les eaux usées et la boue munie de microorganismes (non représentée). Le réacteur biologique 8 est un réacteur de type à mélange intégral qui permet, de manière particulièrement avantageuse, de former un mélange complet à l’aide des moyens d’agitation 14 et de former une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.This biological reactor 8 comprises an inlet 12 for the waste water (not shown) in fluid communication with the upper zone 9 and is arranged to receive the waste water via the inlet 12 for the waste water and a sludge provided with microorganisms. It comprises an outlet 13 for the treated water (not shown) in fluid communication with the upper zone 9 and stirring means 14 arranged to mix the waste water and the sludge provided with microorganisms (not shown). The biological reactor 8 is a reactor of the integral mixing type which makes it possible, in a particularly advantageous manner, to form a complete mixture using the stirring means 14 and to form a suspension of solid matter in an aqueous phase.
Le réacteur biologique 8 illustré comprend une entrée agencée pour injecter du gaz 15, par exemple du dioxygène est en communication fluidique avec ladite zone inférieure 10 dudit réacteur biologique 8. Dans une autre forme de réalisation non illustrée, l’entrée agencée pour injecter du gaz 15 est en communication fluidique avec ladite zone centrale 11.The illustrated biological reactor 8 comprises an inlet arranged to inject gas 15, for example dioxygen, is in fluid communication with said lower zone 10 of said biological reactor 8. In another embodiment not illustrated, the inlet arranged to inject gas 15 is in fluid communication with said central zone 11.
Le réacteur biologique 8 comprend des moyens de soutirage 16 d’au moins une partie de ladite boue en communication fluidique avec ladite zone centrale 11 dudit réacteur biologique 8 agencés pour permettre la purge d’au moins une partie de ladite boue, plus particulièrement des bactéries filamenteuses.The biological reactor 8 comprises means 16 for withdrawing at least part of said sludge in fluid communication with said central zone 11 of said biological reactor 8 arranged to allow the purging of at least part of said sludge, more particularly bacteria filamentous.
Dans une autre forme de réalisation illustrée à la
Dans une autre forme de réalisation non illustrée, les moyens de soutirage 16 sont en communication fluidique avec ladite zone centrale 11 pour permettre la purge d’au moins une partie de ladite boue, plus particulièrement des bactéries filamenteuses et autres bactéries dont la vitesse de décantation est inférieure à 2m/h.In another embodiment not shown, the withdrawal means 16 are in fluid communication with said central zone 11 to allow the purging of at least a portion of said sludge, more particularly filamentous bacteria and other bacteria whose settling speed is less than 2m/h.
Avantageusement, le réacteur biologique 8 peut comprendre des moyens d’alimentation (non illustrés) en communication fluidique avec ladite zone supérieure 9 agencés pour alimenter ledit réacteur biologique 8 en eaux usées en conditions aérobiques. Lesdits moyens d’alimentation sont agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle lorsque le réacteur biologique 8 met en œuvre une aération 3 ou après celle-ci, avant la poursuite du mélange 4, cela selon les circonstances.Advantageously, the biological reactor 8 may comprise supply means (not shown) in fluid communication with said upper zone 9 arranged to supply said biological reactor 8 with waste water under aerobic conditions. Said supply means are arranged to be actuated by a control means when the biological reactor 8 implements an aeration 3 or after this, before the continuation of the mixing 4, depending on the circumstances.
La
Dans ce mode de réalisation, le premier réacteur biologique 8 et le deuxième réacteur biologique 8’’ fonctionnent simultanément ou en alternance. Ceci signifie que des eaux usées peuvent être alimentées en parallèle dans le premier réacteur biologique 8 et le deuxième réacteur biologique 8’’ ou bien, les étapes du traitement qui sont mises en œuvre dans le premier réacteur biologique 8 et le deuxième réacteur biologique 8’’ sont décalées dans le temps.In this embodiment, the first biological reactor 8 and the second biological reactor 8'' operate simultaneously or alternately. This means that waste water can be supplied in parallel to the first biological reactor 8 and the second biological reactor 8'' or else, the treatment steps which are implemented in the first biological reactor 8 and the second biological reactor 8' ' are shifted in time.
Le bassin biologique tampon 8’ en communication fluidique avec le premier réacteur biologique 8 et le deuxième réacteur biologique 8’’.The 8' buffer biological tank in fluid communication with the first 8 biological reactor and the second 8'' biological reactor.
Le premier réacteur biologique 8, le deuxième réacteur biologique 8’’, ainsi qu’éventuellement le bassin tampon biologique 8’ comprennent, chacun, des moyens d’agitation 14, ainsi qu’une entrée pour injecteur de l’air 15, tandis que l’entrée pour les eaux usées 12 et les moyens de soutirage 16 ne sont nécessairement présents que sur le premier et le deuxième réacteur biologique 8, 8’’.The first biological reactor 8, the second biological reactor 8'', as well as possibly the biological buffer basin 8' each comprise stirring means 14, as well as an inlet for an air injector 15, while the inlet for the waste water 12 and the withdrawal means 16 are necessarily present only on the first and the second biological reactor 8, 8''.
Selon l’effet recherché, lesdits réacteurs biologiques 8, 8’’ sont agencés en parallèle à co-courant ou à contrecourant ou encore en alternance.Depending on the desired effect, said biological reactors 8, 8″ are arranged in parallel with co-current or counter-current or even alternately.
Une cuve tampon et/ou une cuve acidogène (non représentée(s)) peu(ven)t être en communication fluidique avec ledit premier réacteur biologique 8 ou ledit deuxième réacteur biologique 8’’. La cuve tampon et/ou la cuve acidogène sera ainsi en amont du réacteur biologique par rapport au flux du procédé selon la présente invention. Dans le réacteur biologique 8 illustré à la
Les étapes décrites ci-dessous sont décrites dans le contexte du réacteur biologique 8, mais s’appliquent mutatis mutandis pour le réacteur biologique 8’’ lorsqu’il est présent comme par exemple dans la forme de réalisation illustrée à la
Toujours en conditions anaérobiques, un mélange 2 des eaux usées avec la boue dans le réacteur biologique 8 est réalisé. Ce mélange 2 forme une suspension de matières solides dans une phase aqueuse. Les matières solides sont par exemple, de la charge polluante, des microorganismes dont des bactéries, la boue, … Le mélange 2 peut être effectué de manière continue ou discontinue selon les circonstances.Still under anaerobic conditions, a mixture 2 of the waste water with the sludge in the biological reactor 8 is carried out. This mixture 2 forms a suspension of solid matter in an aqueous phase. The solids are, for example, polluting load, microorganisms including bacteria, mud, etc. Mixing 2 can be carried out continuously or discontinuously depending on the circumstances.
Un gaz, par exemple du dioxygène, est ensuite injecté dans ledit réacteur biologique 8 par l’entrée 15 mettant en œuvre une initiation d’une aération 3 de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse dans ledit réacteur biologique 8. L’injection du gaz peut être réalisée de manière continue ou discontinue (en pulse ou salve).A gas, for example dioxygen, is then injected into said biological reactor 8 through inlet 15 implementing an initiation of aeration 3 of said suspension of solids in the aqueous phase in said biological reactor 8. The injection gas can be carried out continuously or discontinuously (in pulse or burst).
La poursuite du mélange 4 desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans ledit réacteur biologique 8 est réalisée pour garder la suspension de matières solides dans la phase aqueuse. Cette poursuite du mélange 4 est réalisée jusqu’à épuisement de l’air dans ledit réacteur biologique 8 et que des conditions anaérobiques ou anoxiques soient de nouveau présentes. La poursuite du mélange 4 peut avoir lieu pendant l’initiation de ladite aération 3 ou pendant l’aération 3 elle-même. La poursuite du mélange 4 est avantageusement effectuée en continu mais peut aussi être effectuée de manière discontinue.The continued mixing 4 of said waste water with said sludge under aerobic conditions in said biological reactor 8 is carried out to keep the suspension of solid matter in the aqueous phase. This continuation of the mixture 4 is carried out until the air is exhausted in said biological reactor 8 and anaerobic or anoxic conditions are again present. The continuation of the mixture 4 can take place during the initiation of said aeration 3 or during the aeration 3 itself. The continuation of the mixture 4 is advantageously carried out continuously but can also be carried out discontinuously.
De préférence, une purge (non illustrée) d’au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone centrale 11 dudit réacteur biologique 8, est effectuée avant ou pendant ou après la décantation 5 qui suit la poursuite du mélange 4. Ladite partie de la boue purgée est effectuée par soutirage 6 de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par des moyens de soutirage 16.Preferably, a purge (not shown) of at least a part of said sludge from said central zone 11 of said biological reactor 8, is carried out before or during or after the settling 5 which follows the continuation of the mixing 4. Said part purged sludge is carried out by withdrawing 6 of said suspension of solid matter in the aqueous phase by withdrawal means 16.
Ensuite, la décantation 5 de ladite boue est effectuée (et le mélange du réacteur biologique est arrêté) et permet d’obtenir des eaux traitées formées desdites eaux usées sensiblement déplétées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et contenant éventuellement une première partie de microorganismes et permet d’obtenir aussi un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes.Then, the decantation 5 of said sludge is carried out (and the mixing of the biological reactor is stopped) and makes it possible to obtain treated water formed from said waste water substantially depleted in organic matter or assimilable by residual microorganisms and optionally containing a first part of microorganisms and also makes it possible to obtain a bed of sludge formed of said residual organic matter or material assimilable by microorganisms and of a second part of microorganisms.
De manière particulièrement avantageuse, la vitesse de décantation 5 de ladite boue est comprise entre 1,2 m/h et 5m/h et permet d’obtenir, en combinaison avec le réacteur biologique 8 à mélange intégral, une boue granulaire ou une boue granulaire avec une population de bactéries filamenteuses.In a particularly advantageous manner, the settling speed 5 of said sludge is between 1.2 m/h and 5 m/h and makes it possible to obtain, in combination with the biological reactor 8 with integral mixing, a granular sludge or a granular sludge with a population of filamentous bacteria.
Lorsque des bactéries filamenteuses s’agrègent sur les granules de la boue granulaire, elles ne se déplacent pas librement et permettent un meilleur traitement de la charge polluante en augmentant la surface d’adhésion des granules aux bactéries libres. De manière encore plus avantageuse, cela permet de s’affranchir d’épisodes de prolifération des bactéries filamenteuses qui ont, normalement tendance, lorsqu’elles ne s’agrègent pas aux granules, à être soutirées avec les eaux traitées.When filamentous bacteria aggregate on the granules of the granular sludge, they do not move freely and allow a better treatment of the polluting load by increasing the adhesion surface of the granules to the free bacteria. Even more advantageously, this makes it possible to overcome episodes of proliferation of filamentous bacteria which normally tend, when they do not aggregate with the granules, to be drawn off with the treated water.
Eventuellement, une étape de contrôle (non illustrée) de la décantation 5 est effectuée, au moyen d’une deuxième alimentation en eaux usées de ladite zone supérieure 9 dudit réacteur biologique 8 en conditions aérobiques par les moyens d’alimentation agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle. Cette étape peut être réalisée soit, lorsque le réacteur biologique met en œuvre ladite initiation de ladite aération 3 soit après celle-ci, soit avant ou pendant ladite poursuite dudit mélange 4, ladite étape de contrôle de la décantation 5 étant suivie d’une étape additionnelle de mélange 2 de manière à ralentir la vitesse de décantation 5 des matières solides dans la phase aqueuse.Optionally, a control step (not shown) of settling 5 is carried out, by means of a second supply of waste water to said upper zone 9 of said biological reactor 8 under aerobic conditions by the supply means arranged to be actuated by a means of control. This step can be carried out either, when the biological reactor implements said initiation of said aeration 3 either after the latter, or before or during said continuation of said mixing 4, said settling control step 5 being followed by a step additional mixture 2 so as to slow down the settling rate 5 of the solids in the aqueous phase.
Avantageusement, une purge (non illustrée) d’au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone inférieure 10 dudit réacteur biologique 8 est réalisée après la décantation. Ladite partie de la boue purgée est effectuée par soutirage d’une partie du lit de boue par les moyens de soutirage 16.Advantageously, a purge (not shown) of at least part of said sludge from said lower zone 10 of said biological reactor 8 is carried out after settling. Said part of the purged sludge is carried out by drawing off part of the bed of sludge by the drawing-off means 16.
Un soutirage 6 d’au moins une partie desdites eaux traitées est ensuite réalisé et permet de former un rejet d’eaux traitées de qualité.A withdrawal 6 of at least part of said treated water is then carried out and makes it possible to form a discharge of quality treated water.
Eventuellement, une étape d’acidogenèse (non illustrée) est réalisée avant la première alimentation 1 en eaux usées du réacteur biologique 8. Cette étape permet de couper les longues chaines carbonées des molécules tels que les acides gras.Optionally, an acidogenesis step (not shown) is carried out before the first supply 1 of waste water to the biological reactor 8. This step makes it possible to cut the long carbon chains of molecules such as fatty acids.
Le procédé selon la présente invention peut être mis en œuvre sur des installations existantes comprenant au moins un réacteur biologique 8 de type SBR en prenant le contrôle de l’installation existante à l’aide d’un automate par exemple.The method according to the present invention can be implemented on existing installations comprising at least one biological reactor 8 of the SBR type by taking control of the existing installation using a PLC for example.
Exemples. -Examples. -
Exemple 1 : Traitement des eaux usées provenant de l’industrie laitière.Example 1: Treatment of wastewater from the dairy industry.
Des eaux usées provenant d’une industrie laitière ont été traitées par une installation selon la présente invention, qui comprend en séquence, un bassin acidogène d’une capacité de 4 m³, une cuve tampon d’une capacité de 3,5 m³ et un réacteur biologique selon la présente invention d’une capacité de 4,5 m³. On a alimenté, en conditions anaérobiques, le réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes, avec des eaux usées provenant de l’industrie laitière à un débit de 7 m³/h. La concentration en pollution carbonée des eaux usées à l’entrée dans le réacteur biologique était 665 mg/L. La concentration en phosphore était de 4 mg/L et la concentration en azote était de 31 mg/L. Le volume journalier d’eaux usées provenant de l’industrie laitières qui sont traitées est de 1,3 m³/j.Waste water from a dairy industry has been treated by an installation according to the present invention, which comprises, in sequence, an acid generating tank with a capacity of 4 m³, a buffer tank with a capacity of 3.5 m³ and a biological reactor according to the present invention with a capacity of 4.5 m³. The biological reactor comprising a sludge containing microorganisms was fed under anaerobic conditions with wastewater from the dairy industry at a flow rate of 7 m³/h. The concentration of carbon pollution in the wastewater entering the biological reactor was 665 mg/L. The phosphorus concentration was 4 mg/L and the nitrogen concentration was 31 mg/L. The daily volume of wastewater from the dairy industry that is treated is 1.3 m³/d.
On a ensuite mélangé ces eaux usées avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 32 tours par minutes dans le réacteur biologique selon la présente invention qui est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.This waste water was then mixed with said sludge, still under anaerobic conditions with a paddle stirrer, at a speed of 32 revolutions per minute in the biological reactor according to the present invention which is an integral mixing reactor forming a suspension of solids in an aqueous phase.
On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1,2 à 2 mg/l d’O2 dans le réacteur biologique selon l’invention. La quantité d’oxygène dissous indiquée ci-dessus est régulée et suffisante pour dégrader 89,63 % de la matière organique et 60,28 % de la matière minérale (62,5 % de phosphore et 58,07 % d’azote).Aeration of said suspension of solids in the aqueous phase was then initiated by injecting gas so as to have 1.2 to 2 mg/l of O2 in the biological reactor according to the invention. The amount of dissolved oxygen indicated above is regulated and sufficient to degrade 89.63% of organic matter and 60.28% of mineral matter (62.5% phosphorus and 58.07% nitrogen).
On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans le réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse.Mixing of said waste water with said sludge was continued under aerobic conditions in the biological reactor forming the suspension of solid matter in the aqueous phase.
On y a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d’eaux traitées formées desdites eaux usées dont la concentration en pollution carbonée est descendue à 69 mg/L, la concentration en phosphore est descendue à 1,2 mg/L et la concentration en azote est descendue à 13 mg/L et (ii) d’un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes. La vitesse de décantation de ladite boue était comprise entre 2,5 et 5 m/h.Said sludge was then decanted there, obtaining (i) treated water formed from said waste water, the carbon pollution concentration of which fell to 69 mg/L, the phosphorus concentration fell to 1.2 mg/L and the nitrogen concentration has dropped to 13 mg/L and (ii) a sludge bed formed of said residual organic or microorganism-digestible material and a second portion of microorganisms. The settling speed of said sludge was between 2.5 and 5 m/h.
On a ensuite soutiré une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d’eaux traitées dont la concentration en pollution carbonée est était de 69 mg/L, la concentration en phosphore était de 1,5 mg/L et la concentration en azote était de 13 mg/LA portion of said treated water was then withdrawn to form a discharge of treated water whose carbon pollution concentration was 69 mg/L, the phosphorus concentration was 1.5 mg/L and the nitrogen concentration was 13mg/L
Exemple 2 : Traitement des eaux usées provenant d’une filière d’extraction de phospholipides contenus dans les œufs.Example 2: Treatment of waste water from a process for extracting phospholipids contained in eggs.
Des eaux usées provenant d’une filière d’extraction de phospholipides ont été traitées par une installation selon la présente invention, qui comprend en séquence, un bassin acidogène d’une capacité de 4 m³, une cuve tampon d’une capacité de 3,5 m³ et un réacteur biologique selon la présente invention d’une capacité de 4,5 m³. On a alimenté, en conditions anaérobiques, le réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes avec les eaux usées provenant d’une filière d’extraction de phospholipides. La concentration en pollution carbonée des eaux usées à l’entrée dans le réacteur biologique était comprise entre 9000 et 13000 mg/L. La concentration en phosphore était de 30 mg/L et la concentration en azote était de 120 mg/L. Le volume journalier d’eaux usées qui sont traitées est de 0,9 m³/j.Wastewater from a phospholipid extraction line was treated by an installation according to the present invention, which comprises in sequence, an acid generating tank with a capacity of 4 m³, a buffer tank with a capacity of 3, 5 m³ and a biological reactor according to the present invention with a capacity of 4.5 m³. The biological reactor comprising a sludge containing microorganisms was fed under anaerobic conditions with waste water from a phospholipid extraction process. The carbon pollution concentration of the wastewater entering the biological reactor was between 9000 and 13000 mg/L. The phosphorus concentration was 30 mg/L and the nitrogen concentration was 120 mg/L. The daily volume of wastewater that is treated is 0.9 m³/d.
On a ensuite mélangé ces eaux usées avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 32 tours par minutes dans le réacteur biologique selon la présente invention qui est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.This waste water was then mixed with said sludge, still under anaerobic conditions with a paddle stirrer, at a speed of 32 revolutions per minute in the biological reactor according to the present invention which is an integral mixing reactor forming a suspension of solid matter in an aqueous phase.
On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1,2 à 2 mg/l d’O2 dans le réacteur biologique selon l’invention. La quantité d’oxygène dissous indiquée ci-dessus est régulée et suffisante pour dégrader 98 à 99 % de la matière organique et 81,25 % de la matière minérale (95,8 % de l’azote et 66,7 % du phosphore).Aeration of said suspension of solids in the aqueous phase was then initiated by injecting gas so as to have 1.2 to 2 mg/l of O2 in the biological reactor according to the invention. The amount of dissolved oxygen indicated above is regulated and sufficient to degrade 98 to 99% of organic matter and 81.25% of mineral matter (95.8% of nitrogen and 66.7% of phosphorus) .
On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans le réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse.Mixing of said waste water with said sludge was continued under aerobic conditions in the biological reactor forming the suspension of solid matter in the aqueous phase.
On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d’eaux traitées formées desdites eaux usées dont la concentration en pollution carbonée est descendue à 105 mg/L, la concentration en phosphore est descendue à 10 mg/L et la concentration en azote est descendue à moins de 5 mg/L et (ii) d’un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes. La vitesse de décantation de ladite boue était de 2 m/h.Said sludge was then decanted, obtaining (i) treated water formed from said waste water, the carbon pollution concentration of which dropped to 105 mg/L, the phosphorus concentration dropped to 10 mg/L and the concentration in nitrogen has fallen to less than 5 mg/L and (ii) a bed of sludge formed of said residual organic or assimilable matter by microorganisms and a second part of microorganisms. The settling speed of said sludge was 2 m/h.
On a ensuite soutiré une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d’eaux traitées dont la concentration en pollution carbonée est était de 105 mg/L, la concentration en phosphore était de 10 mg/L et la concentration en azote était inférieure à 5 mg/L.A portion of said treated water was then withdrawn to form a discharge of treated water, the concentration of carbonaceous pollution of which was 105 mg/L, the phosphorus concentration was 10 mg/L and the nitrogen concentration was less than 5 mg/L.
Exemple 3 : Traitement des eaux usées provenant d’une industrie d’embouteillage de boissons sucrées et aromatisées.Example 3: Treatment of wastewater from a sweetened and flavored beverage bottling industry.
Des eaux usées provenant d’une industrie d’embouteillage de boissons sucrées et aromatisées ont été traitées selon la présente invention. L’agencement utilisé comprend un bassin tampon en amont d’une capacité totale de 600 m³, suivi d’une installation comprenant un premier réacteur biologique selon l’invention et un deuxième réacteur biologique selon l’invention, chacun d’une capacité de 500 m³. Les deux réacteurs biologiques de 500 m³ sont séparés par un bassin biologique tampon d’une capacité de 400 m³. L’installation présente ainsi une capacité totale de 1400m³.Wastewater from a sweetened and flavored beverage bottling industry has been treated according to the present invention. The layout used comprises an upstream buffer tank with a total capacity of 600 m³, followed by an installation comprising a first biological reactor according to the invention and a second biological reactor according to the invention, each with a capacity of 500 m³. The two 500 m³ biological reactors are separated by a biological buffer tank with a capacity of 400 m³. The installation thus has a total capacity of 1400m³.
On a alimenté, en conditions anaérobiques, le premier réacteur biologique et le deuxième réacteur biologique, chacun comprenant une boue munie de microorganismes, avec des eaux usées à un débit entre 130 et 230 m³/h en alternance et à contre-courant, de telle manière que lorsque l’un est alimenté, l’autre est en vidange. (L’eau envoyée dans le premier réacteur pousse l’eau du deuxième réacteur vers la sortie du deuxième réacteur). La concentration en pollution carbonée des eaux usées à l’entrée dans le premier réacteur biologique ainsi que dans le deuxième réacteur biologique était comprise entre 200 et 1200 mg/L. La concentration en phosphore était de 1 mg/L et la concentration en azote était de 7 mg/L. Le volume journalier d’eaux usées qui sont traitées est compris entre 500 et 1500 m³/j.The first biological reactor and the second biological reactor, each comprising a sludge provided with microorganisms, were fed, under anaerobic conditions, with waste water at a flow rate between 130 and 230 m³/h alternately and in countercurrent, such so that when one is powered, the other is draining. (The water sent to the first reactor pushes the water from the second reactor to the outlet of the second reactor). The carbon pollution concentration of the wastewater at the inlet to the first biological reactor as well as to the second biological reactor was between 200 and 1200 mg/L. The phosphorus concentration was 1 mg/L and the nitrogen concentration was 7 mg/L. The daily volume of wastewater that is treated is between 500 and 1500 m³/d.
On a ensuite mélangé ces eaux usées avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 475 tours par minutes dans le premier réacteur biologique et dans le deuxième réacteur biologique selon la présente invention.This waste water was then mixed with said sludge, still under anaerobic conditions with a paddle stirrer, at a speed of 475 revolutions per minute in the first biological reactor and in the second biological reactor according to the present invention.
Chacun des premier et deuxième réacteurs biologiques est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.Each of the first and second biological reactors is an integral mixing reactor forming a suspension of solids in an aqueous phase.
On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1,2 à 2 mg/l d’O2 dans chaque réacteur biologique selon l’invention. La quantité d’oxygène dissous indiquée ci-dessus est régulée et suffisante pour dégrader 97 % de la matière organique et 83,95 % de la matière minérale (82,9 % d’azote et 85 % de phosphore).Aeration of said suspension of solids in the aqueous phase was then initiated by injecting gas so as to have 1.2 to 2 mg/l of O2 in each biological reactor according to the invention. The amount of dissolved oxygen indicated above is regulated and sufficient to degrade 97% of organic matter and 83.95% of mineral matter (82.9% nitrogen and 85% phosphorus).
On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans lesdits réacteurs biologiques formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse.The mixing of said waste water with said sludge was continued under aerobic conditions in said biological reactors forming the suspension of solid matter in the aqueous phase.
On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d’eaux traitées formées desdites eaux usées dont la concentration en pollution carbonée est descendue à 35 mg/L, la concentration en phosphore est descendue à 0,15 mg/L et la concentration en azote est descendue à moins de 1,2 mg/L et (ii) d’un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes. La vitesse de décantation de ladite boue était comprise entre 1,8 et 2,5 m/h.Said sludge was then decanted, obtaining (i) treated water formed from said waste water, the carbon pollution concentration of which dropped to 35 mg/L, the phosphorus concentration dropped to 0.15 mg/L and the nitrogen concentration has fallen to less than 1.2 mg/L and (ii) a sludge bed formed of said residual organic matter or material assimilated by microorganisms and of a second part of microorganisms. The settling speed of said sludge was between 1.8 and 2.5 m/h.
On a ensuite soutiré une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d’eaux traitées dont la concentration en pollution carbonée est était de 35 mg/L, la concentration en phosphore était de 0.15 mg/L et la concentration en azote était inférieure à 1,2 mg/L.A portion of said treated water was then withdrawn to form a discharge of treated water whose concentration of carbon pollution was 35 mg/L, the phosphorus concentration was 0.15 mg/L and the nitrogen concentration was less than 1 .2 mg/L.
Exemple 4 : Traitement des eaux usées municipales.Example 4: Municipal wastewater treatment.
Des eaux usées municipales ont été traitées par une installation selon la présente invention, qui comprend en séquence une cuve tampon d’une capacité de 3,5 m³ et un réacteur biologique selon la présente invention d’une capacité de 4,5 m³. On a alimenté, en conditions anaérobiques, ledit réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes avec des eaux usées municipales à un débit de 7 m³/h. La concentration en pollution carbonée des eaux usées municipales à l’entrée dans ledit réacteur biologique était de 400 mg/L. La concentration en phosphore était de 2 mg/L et la concentration en azote était de 25 mg/L. Le volume journalier d’eaux usées qui sont traitées est de 5,5 m³/j.Municipal waste water was treated by an installation according to the present invention, which comprises in sequence a buffer tank with a capacity of 3.5 m³ and a biological reactor according to the present invention with a capacity of 4.5 m³. Said biological reactor comprising a sludge provided with microorganisms was fed under anaerobic conditions with municipal waste water at a flow rate of 7 m³/h. The carbon pollution concentration of the municipal wastewater entering the said biological reactor was 400 mg/L. The phosphorus concentration was 2 mg/L and the nitrogen concentration was 25 mg/L. The daily volume of wastewater that is treated is 5.5 m³/d.
On a ensuite mélangé ces eaux usées municipales avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 32 tours par minutes dans le réacteur biologique selon la présente invention qui est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse. On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1,2 à 2 mg/l d’O2 dans le réacteur biologique selon l’invention. La quantité d’oxygène dissous indiquée ci-dessus est régulée et suffisante pour dégrader 91,25 % de la matière organique et 56 % de la matière minérale (52 % de l’azote et 60 % du phosphore).This municipal wastewater was then mixed with the said sludge, still under anaerobic conditions with a paddle stirrer, at a speed of 32 revolutions per minute in the biological reactor according to the present invention which is an integral mixing reactor forming a suspension of materials solids in an aqueous phase. Aeration of said suspension of solids in the aqueous phase was then initiated by injecting gas so as to have 1.2 to 2 mg/l of O2 in the biological reactor according to the invention. The quantity of dissolved oxygen indicated above is regulated and sufficient to degrade 91.25% of organic matter and 56% of mineral matter (52% of nitrogen and 60% of phosphorus).
On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans ledit réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse,The mixing of said waste water with said sludge was continued under aerobic conditions in said biological reactor forming the suspension of solid matter in the aqueous phase,
On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d’eaux traitées formées desdites eaux usées dont la concentration en pollution carbonée est descendue à 35 mg/L, la concentration en phosphore est descendue à 0.8 mg/L et la concentration en azote est descendue à 12 mg/L et (ii) d’un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes. La vitesse de décantation de ladite boue était comprise entre 1,3 et 1,8 m/h.Said sludge was then decanted, obtaining (i) treated water formed from said waste water, the carbon pollution concentration of which dropped to 35 mg/L, the phosphorus concentration dropped to 0.8 mg/L and the concentration in nitrogen has dropped to 12 mg/L and (ii) a bed of sludge formed of said residual organic matter or material assimilated by microorganisms and of a second part of microorganisms. The settling speed of said sludge was between 1.3 and 1.8 m/h.
On a ensuite soutiré une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d’eaux traitées dont la concentration en pollution carbonée est était de 35 mg/L, la concentration en phosphore était de 0.8 mg/L et la concentration en azote était de 12 mg/L.A portion of said treated water was then withdrawn to form a discharge of treated water whose concentration of carbon pollution was 35 mg / L, the phosphorus concentration was 0.8 mg / L and the nitrogen concentration was 12 mg /I.
Il est bien entendu que la présente invention n’est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.It is understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of the appended claims.
Claims (16)
- une première alimentation (1) en eaux usées en conditions anaérobiques ou anoxiques d’au moins un réacteur (8) appelé réacteur biologique comprenant une zone supérieure (9), une zone inférieure (10) et une zone centrale (11), ledit au moins un réacteur biologique (8) comprenant une boue munie de microorganismes,
- un mélange (2) desdites eaux usées avec ladite boue en conditions anaérobiques ou anoxiques dans ledit au moins un réacteur biologique (8) formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse,
- Une initiation d’une aération (3) de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz dans ledit au moins un réacteur biologique (8) avec obtention d’une quantité d’oxygène dissous suffisante pour dégrader 50 à 100 % de la matière organique et de 50 à 100 % de la matière minérale,
- une poursuite dudit mélange (4) desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques ou en alternance en conditions aérobies et anoxiques dans ledit au moins un réacteur biologique (8) formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse,
- une décantation (5) de ladite boue avec obtention (i) d’eaux traitées formées desdites eaux usées sensiblement déplétées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et contenant éventuellement une première partie de microorganismes et (ii) d’un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d’une deuxième partie de microorganismes,
- un soutirage (6) d’au moins une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d’eaux traitées,
- a first supply (1) of waste water under anaerobic or anoxic conditions to at least one reactor (8) called a biological reactor comprising an upper zone (9), a lower zone (10) and a central zone (11), said at least at least one biological reactor (8) comprising a sludge provided with microorganisms,
- a mixture (2) of said waste water with said sludge under anaerobic or anoxic conditions in said at least one biological reactor (8) forming a suspension of solids in an aqueous phase,
- Initiation of aeration (3) of said suspension of solid matter in the aqueous phase by injecting gas into said at least one biological reactor (8) with obtaining a quantity of dissolved oxygen sufficient to degrade 50 to 100 % of organic matter and 50 to 100% of mineral matter,
- continuation of said mixing (4) of said waste water with said sludge under aerobic conditions or alternately under aerobic and anoxic conditions in said at least one biological reactor (8) forming the suspension of solid matter in the aqueous phase,
- decanting (5) of said sludge with obtaining (i) treated water formed from said waste water substantially depleted in organic matter or assimilable by residual microorganisms and optionally containing a first part of microorganisms and (ii) a bed of sludge formed of said residual organic or assimilable matter by microorganisms and a second part of microorganisms,
- a withdrawal (6) of at least a portion of said treated water to form a discharge of treated water,
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| FR2105185A FR3123066A1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | PROCESS FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF WASTEWATER |
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