WO2004020349A1 - Method and device for treating effluents, in particular water, by membrane separation - Google Patents

Method and device for treating effluents, in particular water, by membrane separation Download PDF

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WO2004020349A1
WO2004020349A1 PCT/FR2003/002584 FR0302584W WO2004020349A1 WO 2004020349 A1 WO2004020349 A1 WO 2004020349A1 FR 0302584 W FR0302584 W FR 0302584W WO 2004020349 A1 WO2004020349 A1 WO 2004020349A1
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WO
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reactor
effluent
adsorbent material
membrane separation
treated
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/002584
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Inventor
Carlos Campos
Benito Marinas
L. Vernon Snoeyink
Véronique BONNELYE
Lance Schideman.
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Suez Environnement
Universite D'illinois
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to the treatment of effluents, for example water containing in particular organic micro-pollutants, natural and / or synthetic organic materials and biodegradable compounds.
  • the present invention proposes to provide a process for treating effluents comprising such a pretreatment, this process making it possible to solve the two distinct technical problems mentioned above.
  • Dissolved pollutants in particular in treatment processes with a view to obtaining drinking water, include organic matter, both natural and synthetic (in particular pesticides, phenols, etc.) and biodegradable compounds such as ammonia. , methane and biodegradable organic carbon.
  • organic matter both natural and synthetic (in particular pesticides, phenols, etc.) and biodegradable compounds such as ammonia. , methane and biodegradable organic carbon.
  • the elimination of these pollutants is generally carried out in a series of pretreatment reactors which are positioned upstream of the membrane separation system and which must be designed according to the specific elimination needs.
  • the elimination of organic matter can be obtained by adding coagulants and pulverulent adsorbents, either in a clarifier with solid contact mass, placed upstream of the membrane separation system, as described in FR-A-2 628 337, or in a loop of membrane separation with recirculation of the adsorbent in a sludge bed decanter, as described in particular in PR-A-2 696 440.
  • One of the drawbacks of these known techniques lies in the fact that the maximum hydraulic loading speed that can be obtained is of the order of 4 m / h, which limits the hydraulic speed of the adsorption step and leads to the need to provide a clarification-adsorption step at high speed.
  • biodegradable compounds also requires the use of a dedicated reactor, designed according to specific needs. It can be a fixed bed or fluidized bed reactor containing a support material allowing the development of microbial flora capable of degrading the targeted compound.
  • an ideal pretreatment process for membrane separation should include steps of clarification, adsorption and biodegradation.
  • devices are known at present providing these functions, but the latter are carried out in specific reactors which are placed upstream or downstream of the membrane separation systems and which generally do not allow speeds to be obtained. high hydraulics.
  • the present invention proposes to provide a process for treating effluents, in particular water, containing organic micro-pollutants, organic, natural or synthetic matter, as well as biodegradable compounds, this process does not not having the drawbacks and limitations of the methods according to the prior art mentioned above.
  • a first treatment step implemented in an upflow filter using a granular adsorbent material circulating against the current of the effluent to be treated and ensuring coarse clarification, adsorption and biodegradation of said effluent and - a second step ensuring a membrane separation of microorganisms and particles contained in the effluent from the first step.
  • the granular adsorbent material can be for example (but not exclusively) activated carbon or a resin. Preferably, it undergoes regeneration after treatment of the effluent during the first stage and it is recycled in this stage after regeneration.
  • the adsorption carried out during the first step can be improved by intermittent addition of powdered adsorbents such as in particular activated carbon.
  • the present invention makes it possible to combine a treatment with the aid of a granular adsorbent material circulating against the current of the effluent to be treated in an upward flow reactor with a membrane separation at low pressure while by offering the possibility of adding various chemical compounds (in particular coagulants, adsorbents) at strategic points of the process.
  • the present invention also relates to a reactor for implementing the process defined above, this reactor being characterized in that it comprises: an upward flow reactor provided at its upper part with means for supplying effluent to be treated and containing the adsorbent granular material, the latter circulating in said effluent counter-current reactor, said reactor comprising three zones, from bottom to top: a zone for separating particles of granular material, a biodegradation zone and a adsorption zone, the treated effluent being collected at the top of said reactor and,
  • the means for supplying the reactor with effluent comprise a vertical tube opening at the bottom of said reactor, a tube concentric with said vertical tube being disposed in the latter to ensure the evacuation of the granular adsorbent material. which, after passing through a regeneration means, is recycled to the reactor.
  • the device according to the invention comprises a reactor ensuring the functions of clarification and biodegradation designated by the reference 1 and a membrane separation system 2 downstream of the reactor.
  • the reactor is of the ascending flow type and has at its upper part means ensuring its supply of effluents to be treated.
  • these means are produced in the form of a tube 3 arranged along the axis of the reactor which has a shape of revolution (for example cylindrical).
  • the reactor 1 also contains a granular adsorbent material such as in particular activated carbon or any other adsorbent material, for example resin, this material designated by reference 4 ensuring coarse clarification of the effluent to be treated as well as adsorption and biodegradation.
  • the granular material circulates in the reactor against the flow of the effluent and it ensures a biodegradation of this effluent as well as an adsorption of the pollutants dissolved in the latter.
  • means are provided for extracting the adsorbent granular material 4 from the bottom of the reactor 1, in order to subject it to regeneration before recycling it in the reactor.
  • these means comprise a tube 6 concentric with the tube 3 ensuring the supply of the reactor with effluent, this tube 6 emerging at its lower part on the bottom of the reactor (this lower end being present the shape of a tulip), the granular material to be regenerated being caused to flow from bottom to top in the tube 6 under the effect of air blowing 5.
  • the granular material is then admitted into a system of regeneration 7, which can be of any conventional type, in which it is freed from the particles which it has fixed during the treatment of the effluent in the reactor and it is treated (chemically or thermally) in order to restore its ability to adsorption before recycling in the reactor, at the top of the latter (arrow 8). Excess solids are removed from the regeneration system (arrow 9).
  • Zone 1 (at the bottom of the reactor): separation of the particles from the adsorbent material with a view to their regeneration; - Zone 2: biodegradation; - Zone 3: adsorption.
  • a membrane separation in system 2 which can be, for example, a membrane ultrafiltration system.
  • This membrane separation downstream of the pretreatment in the reactor 1, ensures the filtration of the particles, in particular of the fines from the adsorbent material and from the biological cells released from the granular material. Furthermore, the membranes provide protection against overloading of solid matter in reactor 1.
  • the membrane separation system can be a micro or ultrafiltration system. It can be (as in the embodiment illustrated by the drawing) separated from the reactor 1 or else integrated into the latter and placed at its upper part, which makes it possible to obtain a compact installation.
  • the device which is the subject of the invention can use membranes which filter from the inside to the outside (system called “internal skin”) or from the outside to the inside (system called to “external skin”).
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown above, but that it encompasses all variants thereof.
  • the choice of the adsorbent granular material, any chemical additives, the configuration of the reactor and the operating protocols, can be adapted to the specific treatments sought, so as to fully benefit from the advantages provided by the present invention.

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Abstract

The invention concerns a method and a device for treating effluents, in particular water, containing organic micropollutants, natural or synthetic organic matter, as well as biodegradable compounds comprising: an ascending flow reactor (1) equipped in its upper part with means (3) supplying effluent to be treated and containing the adsorbent granular material (4), the latter circulating in said reactor counter-current to said effluent, said reactor including three zones from bottom to top: a zone separating particles of the granular material, a biodegradation zone and an adsorption zone, the treated effluent being collected in the upper part of said reactor and, a membrane separation system (2) downstream of said reactor and supplied from the outlet thereof.

Description

Procédé et dispositif de traitement d'affluents, notamment de l'eau, par séparation membranaire. Method and device for treating tributaries, in particular water, by membrane separation.
La présente invention concerne le traitement d'effluents, par exemple de l'eau contenant notamment des micro-polluants organiques, des matières organiques naturelles et/ou synthétiques et des composés biodégradables .The present invention relates to the treatment of effluents, for example water containing in particular organic micro-pollutants, natural and / or synthetic organic materials and biodegradable compounds.
Au cours des dernières années, on a utilisé de plus en plus largement des techniques de séparation membranaire à faible pression (microfiltration et ultrafiltration) pour le traitement de l'eau. Cette généralisation de ces techniques est due au fait que leur mise en œuvre permet une excellente élimination des particules ainsi que des éléments pathogènes les plus importants.In recent years, low pressure membrane separation techniques (microfiltration and ultrafiltration) have been used more and more widely for water treatment. This generalization of these techniques is due to the fact that their implementation allows an excellent elimination of the particles as well as of the most important pathogenic elements.
Bien que ces techniques de séparation membranaire peuvent se substituer aux étapes de clarification classiques pour le traitement d'eaux à faible turbidité, il est cependant généralement nécessaire de prévoir un prétraitement de l' effluent avant de le soumettre à la séparation par membranes, ce prétraitement ayant notamment pour but :Although these membrane separation techniques can replace the conventional clarification steps for the treatment of water with low turbidity, it is however generally necessary to provide for a pretreatment of the effluent before subjecting it to separation by membranes, this pretreatment having in particular for goal:
- d'éviter le colmatage des membranes en réduisant la teneur en particules de l' effluent à traiter et - d'éliminer les polluants dissous afin de maintenir l'efficacité des membranes.- avoid clogging of the membranes by reducing the particle content of the effluent to be treated and - to eliminate dissolved pollutants in order to maintain the effectiveness of the membranes.
La présente invention se propose d'apporter un procédé de traitement d'effluents comportant un tel prétraitement, ce procédé permettant de résoudre les deux problèmes techniques distincts mentionnés ci-dessus.The present invention proposes to provide a process for treating effluents comprising such a pretreatment, this process making it possible to solve the two distinct technical problems mentioned above.
L'état antérieur de la technique, dans ce domaine particulier, est à l'heure actuelle le suivant.The prior art in this particular field is as follows at the present time.
En ce qui concerne la réduction de la teneur en particules de l' effluent à traiter, notamment d'eaux à turbidité élevée, avant la séparation membranaire, il est de pratique courante d'utiliser des clarificateurs classiques et à masse de contact solide. L'inconvénient de cette technique connue réside en ce que la vitesse de charge hydraulique maximale que l'on peut obtenir avec ce type de clarificateurs est de l'ordre de 4 m/h. Une clarification à des vitesses plus élevées nécessite la mise en œuvre de floculants organiques dans des clarificateurs à masse de contact ou une filtration à flux ascendant mettant en œuvre un matériau granulaire.With regard to the reduction of the particle content of the effluent to be treated, in particular of water with high turbidity, before the membrane separation, it is common practice to use conventional clarifiers and with a solid contact mass. The disadvantage of this known technique is that the maximum hydraulic loading speed that can be obtained with this type of clarifier is of the order of 4 m / h. Clarification at higher speeds requires the use of organic flocculants in contact mass clarifiers or upflow filtration using granular material.
Les polluants dissous, notamment dans les procédés de traitement en vue de l'obtention d'eau potable, comprennent les matières organiques, à la fois naturelles et synthétiques (notamment pesticides, phénols etc..) et des composés biodégradables tels que l'ammoniaque, le méthane et le carbone organique biodégradable. L'élimination de ces polluants s'effectue généralement dans une série de réacteurs de prétraitement qui sont positionnés en amont du système de séparation membranaire et qui doivent être conçus en fonction des besoins d'élimination spécifiques. Ainsi par exemple, l'élimination des matières organiques (naturelles et/ou synthétiques) peut être obtenue par addition de coagulants et d' adsorbants pulvérulents, soit dans un clarificateur à masse de contact solide, disposé en amont du système de séparation membranaire, comme décrit dans FR-A-2 628 337, soit dans une boucle de séparation membranaire avec une recirculation de l'adsorbant dans un décanteur à lit de boues, tel que décrit notamment dans PR-A-2 696 440. L'un des inconvénients de ces techniques connues réside dans le fait que la vitesse maximale de charge hydraulique que l'on peut obtenir est de l'ordre de 4 m/h, ce qui limite la vitesse hydraulique de l'étape d'adsorption et entraîne la nécessité de prévoir une étape de clarification-adsorption à vitesse élevée.Dissolved pollutants, in particular in treatment processes with a view to obtaining drinking water, include organic matter, both natural and synthetic (in particular pesticides, phenols, etc.) and biodegradable compounds such as ammonia. , methane and biodegradable organic carbon. The elimination of these pollutants is generally carried out in a series of pretreatment reactors which are positioned upstream of the membrane separation system and which must be designed according to the specific elimination needs. So for example, the elimination of organic matter (natural and / or synthetics) can be obtained by adding coagulants and pulverulent adsorbents, either in a clarifier with solid contact mass, placed upstream of the membrane separation system, as described in FR-A-2 628 337, or in a loop of membrane separation with recirculation of the adsorbent in a sludge bed decanter, as described in particular in PR-A-2 696 440. One of the drawbacks of these known techniques lies in the fact that the maximum hydraulic loading speed that can be obtained is of the order of 4 m / h, which limits the hydraulic speed of the adsorption step and leads to the need to provide a clarification-adsorption step at high speed.
Pour éliminer les composés organiques, il est possible d'utiliser, outre les matériaux adsorbants en poudre, des matériaux adsorbants granulaires tels que notamment du charbon actif, ces matériaux étant mis en œuvre dans des réacteurs d'adsorption à lit fixe ou fluidisé. Il est ainsi possible d'augmenter la vitesse hydraulique (jusqu'à des valeurs pouvant atteindre de l'ordre de 15 à 20 m/h) mais en obtenant des vitesses d'utilisation plus faibles du charbon actif qui se traduisent par une augmentation des durées de rétention du charbon actif. Cependant, les longues durées de rétention du charbon actif dans les réacteurs à lit fixeIn order to remove the organic compounds, it is possible to use, in addition to the powdered adsorbent materials, granular adsorbent materials such as in particular activated carbon, these materials being used in adsorption reactors with fixed or fluidized bed. It is thus possible to increase the hydraulic speed (up to values which can reach on the order of 15 to 20 m / h) but by obtaining lower speeds of use of the activated carbon which result in an increase in the retention times of activated carbon. However, the long retention times of activated carbon in fixed bed reactors
(c'est-à-dire le temps qui s'écoule avant la régénération du charbon actif) se traduit par un colmatage important des pores du charbon actif par les matières organiques naturelles, ce qui limite l'adsorption des micro- polluants dans le cas d'un afflux de pollution. Ces inconvénients montrent la nécessité de mettre au point un procédé d'adsorption à vitesse élevée avec un remplacement continu du charbon actif.(i.e. the time which elapses before the regeneration of the activated carbon) results in a significant clogging of the pores of the activated carbon by the natural organic materials, which limits the adsorption of micro-pollutants in the pollution influx. These drawbacks show the need to develop a high speed adsorption process with continuous replacement of activated carbon.
L'élimination des composés biodégradables nécessite également l'utilisation d'un réacteur dédié, conçu en fonction des besoins spécifiques. Il peut s'agir d'un réacteur à lit fixe ou à lit fluidise contenant un matériau de support permettant le développement de la flore microbienne apte a dégrader le composé visé.The elimination of biodegradable compounds also requires the use of a dedicated reactor, designed according to specific needs. It can be a fixed bed or fluidized bed reactor containing a support material allowing the development of microbial flora capable of degrading the targeted compound.
En conclusion, un procédé de prétraitement idéal en vue d'une séparation membranaire devrait comporter des étapes de clarification, d'adsorption et de biodégradation. Bien entendu, on connaît à l'heure actuelle des dispositifs assurant ces fonctions, mais ces dernières sont réalisées dans des réacteurs spécifiques qui sont placés en amont ou en aval des systèmes de séparation membranaire et qui ne permettent pas en général l'obtention de vitesses hydrauliques élevées.In conclusion, an ideal pretreatment process for membrane separation should include steps of clarification, adsorption and biodegradation. Of course, devices are known at present providing these functions, but the latter are carried out in specific reactors which are placed upstream or downstream of the membrane separation systems and which generally do not allow speeds to be obtained. high hydraulics.
En conséquence, la présente invention se propose d'apporter un procédé de traitement d'effluents, notamment de l'eau, contenant des micro-polluants organiques, de la matière organique, naturelle ou synthétique, ainsi que des composés biodégradables, ce procédé ne présentant pas les inconvénients et les limitations des procédés selon la technique antérieure mentionnée ci-dessus.Consequently, the present invention proposes to provide a process for treating effluents, in particular water, containing organic micro-pollutants, organic, natural or synthetic matter, as well as biodegradable compounds, this process does not not having the drawbacks and limitations of the methods according to the prior art mentioned above.
Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte :The method according to the present invention is characterized in that it comprises:
- une première étape de traitement mise en œuvre dans un filtre à flux ascendant à l'aide d'un matériau granulaire adsorbant circulant à contre-courant de l' effluent à traiter et assurant une clarification grossière, une adsorption et une biodégradation dudit effluent et - une seconde étape assurant une séparation membranaire des micro-organismes et des particules contenus dans 1 ' effluent issu de la première étape.a first treatment step implemented in an upflow filter using a granular adsorbent material circulating against the current of the effluent to be treated and ensuring coarse clarification, adsorption and biodegradation of said effluent and - a second step ensuring a membrane separation of microorganisms and particles contained in the effluent from the first step.
Selon l'invention, le matériau granulaire adsorbant peut être par exemple (mais pas exclusivement) du charbon actif ou une résine. De préférence, il subit une régénération après traitement de l' effluent lors de la première étape et il est recyclé dans cette étape après régénération. Selon encore une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, l'adsorption réalisée durant la première étape peut être améliorée par une addition intermittente d' adsorbants en poudre tels que notamment du charbon actif. Ainsi qu'on le comprend, la présente invention permet de combiner un traitement à l'aide d'un matériau granulaire adsorbant circulant à contre-courant de 1' effluent à traiter dans un réacteur à flux ascendant avec une séparation membranaire à faible pression tout en offrant la possibilité d'ajouter divers composés chimiques (notamment coagulants, adsorbants) en des points stratégiques du procédé.According to the invention, the granular adsorbent material can be for example (but not exclusively) activated carbon or a resin. Preferably, it undergoes regeneration after treatment of the effluent during the first stage and it is recycled in this stage after regeneration. According to yet another characteristic of the process which is the subject of the invention, the adsorption carried out during the first step can be improved by intermittent addition of powdered adsorbents such as in particular activated carbon. As will be understood, the present invention makes it possible to combine a treatment with the aid of a granular adsorbent material circulating against the current of the effluent to be treated in an upward flow reactor with a membrane separation at low pressure while by offering the possibility of adding various chemical compounds (in particular coagulants, adsorbents) at strategic points of the process.
La présente invention vise également un réacteur pour la mise en œuvre du procédé défini ci-dessus, ce réacteur étant caractérisé en ce qu'il comporte : un réacteur à flux ascendant muni à sa partie supérieure de moyens d'alimentation en effluent à traiter et contenant le matériau granulaire adsorbant, ce dernier circulant dans ledit réacteur à contre-courant de 1' effluent, ledit réacteur comportant trois zones, de bas en haut : une zone de séparation des particules du matériau granulaire, une zone de biodégradation et une zone d'adsorption, l' effluent traité étant recueilli à la partie supérieure dudit réacteur et,The present invention also relates to a reactor for implementing the process defined above, this reactor being characterized in that it comprises: an upward flow reactor provided at its upper part with means for supplying effluent to be treated and containing the adsorbent granular material, the latter circulating in said effluent counter-current reactor, said reactor comprising three zones, from bottom to top: a zone for separating particles of granular material, a biodegradation zone and a adsorption zone, the treated effluent being collected at the top of said reactor and,
- un système de séparation membranaire en aval dudit réacteur et alimenté à partir de la sortie de ce dernier. Selon un mode de réalisation de ce dispositif, les moyens d'alimentation en effluent du réacteur comprennent un tube vertical débouchant à la partie inférieure dudit réacteur, un tube concentrique audit tube vertical étant disposé dans ce dernier pour assurer l'évacuation du matériau granulaire adsorbant qui, après passage dans un moyen de régénération est recyclé dans le réacteur.- a membrane separation system downstream of said reactor and supplied from the outlet of the latter. According to one embodiment of this device, the means for supplying the reactor with effluent comprise a vertical tube opening at the bottom of said reactor, a tube concentric with said vertical tube being disposed in the latter to ensure the evacuation of the granular adsorbent material. which, after passing through a regeneration means, is recycled to the reactor.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence à la figure unique du dessin annexé qui en illustre un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Cette figure unique est une représentation schématique d'une installation mettant en œuvre le procédé selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the single figure of the appended drawing which illustrates an embodiment thereof devoid of any limiting character. This single figure is a schematic representation of an installation implementing the method according to the invention.
En se référant au dessin, on voit que le dispositif selon l'invention comporte un réacteur assurant les fonctions de clarification et de biodégradation désigné par la référence 1 et un système de séparation membranaire 2 en aval du réacteur.Referring to the drawing, it can be seen that the device according to the invention comprises a reactor ensuring the functions of clarification and biodegradation designated by the reference 1 and a membrane separation system 2 downstream of the reactor.
Le réacteur est du type à flux ascendant et il comporte à sa partie supérieure des moyens assurant son alimentation en effluents à traiter. Dans cet exemple de réalisation, ces moyens sont réalisés sous la forme d'un tube 3 disposé selon l'axe du réacteur qui présente une forme de révolution (par exemple cylindrique) . Le réacteur 1 contient également un matériau granulaire adsorbant tel que notamment du charbon actif ou tout autre matériau adsorbant, par exemple de la résine, ce matériau désigné par la référence 4 assurant une clarification grossière de l' effluent à traiter ainsi qu'une adsorption et une biodégradation. Il est mis en suspension dans l' effluent contenu dans le réacteur à l'aide d'une insufflation d'air 5 prévue à la partie inférieure du réacteur, comme illustré sur la figure par une flèche, cette mise en suspension pouvant être facilitée par une injection d'eau pouvant être effectuée par le même moyen que celui prévu pour l'insufflation d'air.The reactor is of the ascending flow type and has at its upper part means ensuring its supply of effluents to be treated. In this exemplary embodiment, these means are produced in the form of a tube 3 arranged along the axis of the reactor which has a shape of revolution (for example cylindrical). The reactor 1 also contains a granular adsorbent material such as in particular activated carbon or any other adsorbent material, for example resin, this material designated by reference 4 ensuring coarse clarification of the effluent to be treated as well as adsorption and biodegradation. It is suspended in the effluent contained in the reactor by means of an air blast 5 provided at the bottom of the reactor, as illustrated in the figure by an arrow, this suspension being able to be facilitated by a water injection which can be carried out by the same means as that provided for air blowing.
Le matériau granulaire circule dans le réacteur à contre-courant de l' effluent et il assure une biodégradation de cet effluent ainsi qu'une adsorption des polluants dissous dans ce dernier. Selon l'invention, il est prévu des moyens permettant d'extraire le matériau granulaire adsorbant 4 du fond du réacteur 1, afin de le soumettre à une régénération avant de le recycler dans le réacteur. Dans l'exemple de réalisation non limitatif illustré sur le dessin, ces moyens comprennent un tube 6 concentrique au tube 3 assurant l'alimentation du réacteur en effluent, ce tube 6 débouchant à sa partie inférieure sur le fond du réacteur (cette extrémité inférieure pouvant présenter la forme d'une tulipe), le matériau granulaire devant être régénéré étant amené à circuler de bas en haut dans le tube 6 sous l'effet de l'insufflation d'air 5. Le matériau granulaire est ensuite admis dans un système de régénération 7, pouvant être de tout type classique, dans lequel il est débarrassé des particules qu'il a fixées lors du traitement de l' effluent dans le réacteur et il est traité (par voie chimique ou thermique) afin de lui restituer sa capacité d'adsorption avant son recyclage dans le réacteur, à la partie supérieure de ce dernier (flèche 8) . Les matières solides en excès sont évacuées du système de régénération (flèche 9) .The granular material circulates in the reactor against the flow of the effluent and it ensures a biodegradation of this effluent as well as an adsorption of the pollutants dissolved in the latter. According to the invention, means are provided for extracting the adsorbent granular material 4 from the bottom of the reactor 1, in order to subject it to regeneration before recycling it in the reactor. In the nonlimiting exemplary embodiment illustrated in the drawing, these means comprise a tube 6 concentric with the tube 3 ensuring the supply of the reactor with effluent, this tube 6 emerging at its lower part on the bottom of the reactor (this lower end being present the shape of a tulip), the granular material to be regenerated being caused to flow from bottom to top in the tube 6 under the effect of air blowing 5. The granular material is then admitted into a system of regeneration 7, which can be of any conventional type, in which it is freed from the particles which it has fixed during the treatment of the effluent in the reactor and it is treated (chemically or thermally) in order to restore its ability to adsorption before recycling in the reactor, at the top of the latter (arrow 8). Excess solids are removed from the regeneration system (arrow 9).
Sur la figure unique des dessins annexés, on a schématisé les trois zones que comporte le réacteur 1 :In the single figure of the appended drawings, the three zones that the reactor 1 comprises:
Zone 1 (à la partie inférieure du réacteur) : séparation des particules du matériau adsorbant en vue de leur régénération ; - Zone 2 : biodégradation ; - Zone 3 : adsorption.Zone 1 (at the bottom of the reactor): separation of the particles from the adsorbent material with a view to their regeneration; - Zone 2: biodegradation; - Zone 3: adsorption.
Il est possible selon l'invention de déterminer le temps de rétention des particules de matériau granulaire adsorbant dans le réacteur, afin d'empêcher tout impact négatif d'une adsorption des matières organiques naturelles sur la capacité d'adsorption des micropolluants par le carbone actif.It is possible according to the invention to determine the retention time of the particles of granular adsorbent material in the reactor, in order to prevent any negative impact of an adsorption of natural organic materials on the adsorption capacity of the micropollutants by the active carbon. .
Après prétraitement dans le réacteur 1, l' effluent 10, évacué à la partie supérieure du réacteur 1, subit une séparation membranaire dans le système 2 pouvant être par exemple un système d'ultrafiltration à membranes.After pretreatment in reactor 1, the effluent 10, discharged at the top of reactor 1, undergoes a membrane separation in system 2 which can be, for example, a membrane ultrafiltration system.
Cette séparation membranaire, en aval du prétraitement dans le réacteur 1, assure la filtration des particules, notamment des fines du matériau adsorbant et des cellules biologiques libérées du matériau granulaire. Par ailleurs, les membranes assurent une protection à l' encontre d'une surcharge en matières solides dans le réacteur 1.This membrane separation, downstream of the pretreatment in the reactor 1, ensures the filtration of the particles, in particular of the fines from the adsorbent material and from the biological cells released from the granular material. Furthermore, the membranes provide protection against overloading of solid matter in reactor 1.
Le système de séparation membranaire peut être un système de micro ou d'ultrafiltration. Il peut être (comme dans l'exemple de réalisation illustré par le dessin) séparé du réacteur 1 ou bien intégré à ce dernier et placé à sa partie supérieure, ce qui permet d'obtenir une installation compacte.The membrane separation system can be a micro or ultrafiltration system. It can be (as in the embodiment illustrated by the drawing) separated from the reactor 1 or else integrated into the latter and placed at its upper part, which makes it possible to obtain a compact installation.
Le dispositif objet de l'invention peut utiliser des membranes filtrant de l'intérieur vers l'extérieur (système dit à « peau interne ») ou de l'extérieur vers l'intérieur (système dit à « peau externe ») .The device which is the subject of the invention can use membranes which filter from the inside to the outside (system called “internal skin”) or from the outside to the inside (system called to “external skin”).
Parmi les avantages apportés par la présente invention par rapport à l'état antérieur de la technique, on peut citer notamment les suivants : - obtention de vitesses hydrauliques importantes pouvant aller de 15 à 30 m/h ; excellente élimination des composés biodégradablesAmong the advantages provided by the present invention over the prior art, the following may be mentioned in particular: - obtaining high hydraulic speeds which can range from 15 to 30 m / h; excellent removal of biodegradable compounds
(notamment du carbone organique et de l'ammoniaque) ;(especially organic carbon and ammonia);
- régénération in situ du matériau granulaire adsorbant ; - utilisation très efficace du matériau granulaire adsorbant pour l'élimination des micro-polluants, notamment des pesticides ; amélioration du rendement du système de séparation membranaire en raison de la réduction à un minimum du risque de colmatage des membranes par de la matière organique .- in situ regeneration of the adsorbent granular material; - very effective use of the adsorbent granular material for the elimination of micro-pollutants, in particular pesticides; improvement of the efficiency of the membrane separation system due to the reduction to a minimum of the risk of clogging of the membranes by organic matter.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. C'est ainsi par exemple que le choix du matériau granulaire adsorbant, des additifs chimiques éventuels, de la configuration du réacteur et des protocoles opératoires, peut être adapté aux traitements spécifiques recherchés, de manière à bénéficier pleinement des avantages apportés par la présente invention. It remains to be understood that the present invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown above, but that it encompasses all variants thereof. Thus, for example, the choice of the adsorbent granular material, any chemical additives, the configuration of the reactor and the operating protocols, can be adapted to the specific treatments sought, so as to fully benefit from the advantages provided by the present invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de traitement d'effluents, notamment de l'eau, contenant des micro-polluants organiques, de la matière organique, naturelle ou synthétique, ainsi que des composés biodégradables, caractérisé en ce qu'il comporte :1 - Process for treating effluents, in particular water, containing organic micro-pollutants, organic, natural or synthetic matter, as well as biodegradable compounds, characterized in that it comprises:
- une première étape de traitement mise en œuvre dans un filtre à flux ascendant à l'aide d'un matériau granulaire adsorbant circulant à contre-courant de l' effluent à traiter et assurant une clarification grossière, une adsorption et une biodégradation dudit effluent et- a first treatment step implemented in an ascending flow filter using a granular adsorbent material circulating countercurrent to the effluent to be treated and ensuring coarse clarification, adsorption and biodegradation of said effluent and
- une seconde étape assurant une séparation membranaire des micro-organismes et des particules contenus dans 1' effluent issu de la première étape.- a second step ensuring membrane separation of the microorganisms and particles contained in the effluent from the first step.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau granulaire adsorbant est du charbon actif .2 - Method according to claim 1, characterized in that the granular adsorbent material is activated carbon.
3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau granulaire adsorbant est une résine.3 - Method according to claim 1, characterized in that the granular adsorbent material is a resin.
4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau granulaire adsorbant est soumis à une régénération après traitement de l' effluent lors de la première étape et il est recyclé dans cette étape après ladite régénération.4 - Method according to claim 1, characterized in that the granular adsorbent material is subjected to regeneration after treatment of the effluent during the first step and it is recycled in this step after said regeneration.
5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l' adsorption réalisée durant la première étape est améliorée par une addition intermittente d' adsorbants en poudre tels que notamment du charbon actif. 6 - Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - un réacteur (1) à flux ascendant muni à sa partie supérieure de moyens (3) d'alimentation en effluent à traiter et contenant le matériau granulaire adsorbant (4) , ce dernier circulant dans ledit réacteur à contre- courant de l' effluent, ledit réacteur comportant trois zones, de bas en haut : une zone de séparation des particules du matériau granulaire, une zone de biodégradation et une zone d'adsorption, l' effluent traité étant recueilli à la partie supérieure dudit réacteur et,5 - Method according to claim 1, characterized in that the adsorption carried out during the first step is improved by intermittent addition of powdered adsorbents such as in particular activated carbon. 6 - Device for implementing the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises: - an ascending flow reactor (1) provided at its upper part with means (3) for supplying effluent to be treated and containing the granular adsorbent material (4), the latter circulating in said reactor against the flow of the effluent , said reactor comprising three zones, from bottom to top: a zone for separating particles of the granular material, a biodegradation zone and an adsorption zone, the treated effluent being collected at the upper part of said reactor and,
- un système de séparation membranaire (2) en aval dudit réacteur et alimenté à partir de la sortie de ce dernier.- a membrane separation system (2) downstream of said reactor and supplied from the outlet of the latter.
7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en effluent du réacteur comprennent un tube vertical (3) débouchant à la partie inférieure dudit réacteur, un tube concentrique7 - Device according to claim 6, characterized in that the means for supplying effluent from the reactor comprise a vertical tube (3) opening into the lower part of said reactor, a concentric tube
(6) audit tube vertical (3) étant disposé dans ce dernier pour assurer l'évacuation du matériau granulaire adsorbant qui, après passage dans un moyen de régénération (7) est recyclé dans le réacteur.(6) said vertical tube (3) being arranged in the latter to ensure the evacuation of the granular adsorbent material which, after passing through a regeneration means (7) is recycled in the reactor.
8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on prévoit une insufflation d'air (5) à la partie inférieure du réacteur, pour assurer la mise en suspension du matériau adsorbant dans l' effluent contenu dans le réacteur.8 - Device according to claim 7, characterized in that a blowing of air (5) is provided at the lower part of the reactor, to ensure the suspension of the adsorbent material in the effluent contained in the reactor.
9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on prévoit une injection d'eau à la partie inférieure du réacteur pour faciliter la mise en suspension du matériau adsorbant. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le système de séparation membranaire (2) est intégré au réacteur (1) et placé dans la partie supérieure de ce dernier. 9 - Device according to claim 8, characterized in that an injection of water is provided at the lower part of the reactor to facilitate the suspension of the adsorbent material. 10 - Device according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the system of membrane separation (2) is integrated into the reactor (1) and placed in the upper part of the latter.
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