WO2006136672A2 - Bioreacteur, pour le traitement des effluents par chenal d'aeration - Google Patents

Bioreacteur, pour le traitement des effluents par chenal d'aeration Download PDF

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WO2006136672A2
WO2006136672A2 PCT/FR2006/001269 FR2006001269W WO2006136672A2 WO 2006136672 A2 WO2006136672 A2 WO 2006136672A2 FR 2006001269 W FR2006001269 W FR 2006001269W WO 2006136672 A2 WO2006136672 A2 WO 2006136672A2
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channel
sludge
screen
bioreactor
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Jean-Pierre Roux
Gaël CHEVRIER
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Degremont
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    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a bioreactor for the biological treatment of urban or industrial effluents by activated sludge, which bioreactor comprises:
  • Such a configuration of channel aeration basin with sludge circulation has significant advantages over a static aeration basin where the sludge is not circulated.
  • the aeration and mixing functions are dissociated which optimizes each of these functions and therefore saves energy.
  • the activated sludge after treatment in the bioreactor, must be sent in a clarifier which is a piece of equipment requiring space and entailing an additional cost. The quality of the water coming out of the clarifier is relatively average.
  • the main purpose of the invention is to provide a channel bioreactor which makes it possible to make a water treatment plant more compact, while improving the quality of the treatment.
  • a bioreactor for the treatment of wastewater is characterized in that it comprises:
  • a set of filtration membranes immersed in the mud of the channel upstream of the agitator, a set of filtration membranes immersed in the mud of the channel, the lower part of the filtration membranes being situated at a distance from the bottom of the channel,
  • additional circulation means comprising a rapid stirrer located in the lower part of the channel, immediately upstream of the membranes, to promote the flow of sludge beneath the set of membranes, and to compensate for the pressure drop due to the presence of the membranes and the protective screen.
  • the filtration membranes are ultrafiltration or microfiltration membranes.
  • the cutoff threshold of the membranes may vary from 1 .mu.m to less than 0.01 .mu.m.
  • the fast agitator located in the lower part of the channel is suitable for printing with slurry a horizontal speed of the order of 0.6m / s (0.6 meter / second) or more.
  • the shield protecting all the membranes may consist of a plate located in a radial vertical plane, or be profiled to limit the effect of resistance to flow while protecting the membranes.
  • the filtration membranes can be grouped into a cassette held suspended in the channel. Several successive cassettes in the direction of the flow of the sludge can be provided in the channel. The screen of the first upstream cassette can be used for subsequent downstream cassettes.
  • a set of membranes and a screen may be distributed along the length of the channel.
  • the invention allows the coexistence of the membranes and the channel by restoring the speed observed without the membranes and while protecting them from any negative consequences.
  • FIG. 1 is a plan view of a bioreactor according to the invention.
  • - Fig. 2 is a large scale scheme of filtration membranes.
  • FIG. 3 is a schematic view developed along line MI-III of FIG.
  • - Fig.4 is a schematic section along line IV-IV of FIG. 3 and
  • FIG. 5 is a partial perspective diagram of a membrane cassette.
  • a bioreactor 1 can be seen for treating urban or industrial effluents by activated sludge B.
  • This bioreactor comprises a ventilation channel 2 with a closed contour, generally circular annular as shown in FIG. 1.
  • a closed contour generally circular annular as shown in FIG. 1.
  • other forms are possible, such as oblong channels.
  • the channel 2 is bounded by two circular and concentric outer vertical walls 2a and 2b respectively and a bottom 2c (FIG 3) consisting of a raft.
  • the height H of the walls 2a, 2b may be of the order of 5 meters or more.
  • the radial distance W between the walls 2b and 2a, or width of the channel, can be of the order of 3m50 or more.
  • a basin reserved for other functions, such as denitrification, can be provided inside the circular wall 2b, but is not shown in the drawing.
  • a aeration systems are located in the bottom of the channel to ensure the oxygenation of the biomass present.
  • Each aeration system delivers an oxygen gas, for example air, in the form of fine bubbles that rise in the biomass.
  • One or more slow agitators 3 with large blades 4 ensures the circulation of the activated sludge with a horizontal velocity V sufficient, shown schematically by an arrow, to maintain a homogeneous concentration of solids suspended over the entire height and width of the channel.
  • the axis of rotation of the stirrer 3 is horizontal, substantially halfway up the walls 2a, 2b.
  • slow stirrer is meant an agitator whose blade rotation speed is less than 100 rev / min (100 revolutions / minute).
  • large blades is meant an agitator with a diameter of the helix is greater than 1 m.
  • the circulation provided in the channel 2 substantially improves the oxygen transfer efficiency to the biomass.
  • the bioreactor comprises, upstream of the stirrer 3, an assembly E with ultrafiltration or microfiltration membranes 5 immersed in the sludge contained in the channel 2, the lower part of the membranes (FIG. at a distance k from the bottom of the channel. This distance k can be of the order of 1, 5 to 3.5 meters.
  • the height h of the membranes can be of the order of 2 meters.
  • Each ultrafiltration or microfiltration membrane (FIG. 2) is in the form of a hollow fiber arranged vertically, closed at its lower end and open at the top where it is connected to a device 6, diagrammatically represented. intended to pump the filtrate.
  • the diameter d of a fiber 5 is about 1.5 mm.
  • the sludge B is located outside the membrane and the clear water obtained by filtration is inside the cylindrical envelope of the fiber from which it is extracted by the device 6.
  • the cutoff threshold of Such membranes may vary from 1 ⁇ m to less than 0.01 ⁇ m, which makes it possible to obtain, for the filtrate, a water of higher quality than that obtained with a conventional clarifier.
  • the membranes 5 are grouped by several tens of thousands of fibers into E-shaped assemblies forming cassettes C (Fig. 5).
  • a cassette C comprises a frame 7 in which the membranes 5 are installed.
  • the frame 7 is suspended on crosspieces 8 supported at each end by lugs 9 fixed on radial beams 10 resting on the upper edge of the walls 2a, 2b.
  • the connection of the cross members 8 with the lugs 9 may be provided by a key-type device passing through the orifices provided in the crosspieces 8 and the lugs 9 and allowing very rapid assembly and disassembly.
  • Additional circulation means 11 are provided in the lower part of the channel 2 to promote the flow of sludge below the set E of membranes 5.
  • the circulation means 11 are advantageously constituted by at least a rapid stirrer 12 having a helix 13 rotating about a horizontal axis with essentially vertical blades.
  • fast stirrer is meant an agitator whose propeller rotates at a speed of at least 150 rpm.
  • the diameter of the helix 13 is less than 1m.
  • Several fast stirrers 12 may be distributed along the radial width of the channel 2.
  • the fast agitator (s) 12 are preferably located immediately upstream of the set E of membranes, generally less than one meter from the rear part, in the direction of flow. in the channel.
  • the velocity V of the sludge in the part of the channel which has no membranes is about 0.3 m / sec.
  • the membrane assembly E has a radial dimension smaller than the radial width of the channel so that on either side of the assembly E a passage 14, 15 remains, the radial dimension of which may be of the order one fourth of the radial width of the channel.
  • a screen S (FIG. 3) is placed upstream of the filtration membranes 5 at a sufficiently small distance to mechanically protect the membranes 5 of the mud stream.
  • the distance j may be of the order of a few tens of centimeters.
  • the screen S is suspended in a manner similar to the cassette C of membranes.
  • the lower portion of the screen S is maintained, against the force created by the mud flow, by supporting legs 16 anchored at their lower ends on the bottom 2c of the channel or on the walls.
  • the dimensions of the screen S are adapted to those of the membrane assembly E.
  • the height of the screen S is greater than that of the membranes; the screen S is placed so that its lower edge is located lower than the lower edge of the membranes and its upper edge is located above the upper end of the membranes.
  • the width of the screen is greater than that of the set and the vertical inner and outer edges of the screen frame the set E.
  • the screen S may be constituted by a vertical solid plate located in a radial plane passing through the center of the ring of channel 2.
  • the screen may have a particular shape hydrodynamic profile to limit the effect of resistance to mud flow.
  • the screen S is generally completely immersed, but may be only partially submerged, its upper part coming out of the mud.
  • the bottom 2c of the channel has a zone 17 devoid of aeration system a.
  • Aeration of the membranes 5 is ensured, for example, by perforated tubes 18 ( Figures 4 and 5) provided in the lower part of each row of membranes 5 and connected by pipes (not shown) to a gas inlet, in particular air, to ensure a sweep of the membranes by gas bubbles that rise along these membranes.
  • the mud that could be deposited on the membranes is thus swept, driven upwards and then fall back to the bottom in a spiral-flow movement illustrated by the arrows 19 in FIG.
  • the horizontal velocity of the sludge at the membrane assembly E is low, less than 0.1 m / s, which provides excellent mechanical protection of the membranes.
  • the waste water to be treated is poured into the channel 2, for example via a line I, in the zone immediately downstream of the stirrer 3.
  • the mixture of water and activated sludge is kept circulating at the speed horizontal V sufficient to maintain a homogeneous concentration of particles throughout the height and width of the channel.
  • the presence of the membrane assembly E in channel 2 constitutes a significant obstacle to the circulation of the liquid mass. In the absence of the provisions of the invention, this obstacle would lead to a reduction in the speed of the sludge, which would cause a reduction in oxygen transfer and a loss of homogeneity of the concentrations. In addition, the energy dissipated on the surface of the membranes could disrupt their operation and their mechanical resistance. In addition, the vertical deconcentration carried out by aeration specific to the membranes (aeration tubes) will bring in the lower part of the channel a concentrated sludge. A low velocity in channel 2 would lead to increasing the concentration in the membrane zone and thus reduce their filtration capacity.
  • the function of the fast stirrer 12 is twofold:
  • sets E of membranes could be provided, in particular two sets E arranged one after the other.
  • the screen S provided for the set E located furthest upstream could be used for the set E located downstream.
  • the second set E downstream could be equipped with a specific screen.
  • the upper level of the sludge in channel 2 may vary depending on the flow of water to be treated, but the lower limit of this level must be above the upper end of the membranes 5 which must remain completely immersed.
  • the installation according to the invention has an advantage of compactness and simplicity since the clarifier usually provided downstream of a channel aeration basin disappears. Because the membranes used are immersed in the basin containing the activated sludge, no transfer pump is necessary to bring this activated sludge into the membranes.
  • the filterability of an activated sludge depends directly on the concentration of this sludge: the higher the concentration, the lower the filterability.
  • the invention applies not only to a new installation, in which case it is not necessary to make a clarifier downstream of the bioreactor, but also to an existing installation. In this case, after adaptation of the bioreactor, the clarifier is no longer used and its location can be recovered, for example for other equipment.

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Abstract

Bioréacteur pour le traitement biologique des effluents urbains ou industriels par boues activées, comportant : un chenal d'aération (2) ô contour fermé, en particulier annulaire, dans lequel la boue activée est mise en circulation, par au moins un agitateur (3), ô une vitesse suffisante pour maintenir une concentration homogène sur toute la hauteur du chenal, et des systèmes d'aération (a) disposés en fond de chenal pour assurer l'oxygénation de la biomasse présente. Le bioréacteur comporte : en amont de l'agitateur (3), un ensemble (E) ô membranes de filtration (5) immergées dans la boue (B) du chenal, la partie inférieure des membranes de filtration étant située ô distance du fond du chenal ; un écran (S) placé en amont des membranes de filtration (5) ô une distance (j) suffisamment faible pour protéger ces membranes contre le courant de boue, et des moyens de circulation supplémentaires (11) comprenant un agitateur rapide (12) situé dans la partie inférieure du chenal, immédiatement en amont des membranes (5), pour favoriser l'écoulement de boue au-dessous de l'ensemble (E) de membranes, et pour compenser la perte de charge due ô la présence des membranes (E) et de l'écran de protection (S).

Description

BIOREACTEUR, POUR LE TRAITEMENT DES EFFLUENTS PAR CHENAL D'AERATION.
L'invention est relative à un bioréacteur pour le traitement biologique des effluents urbains ou industriels par boues activées, lequel bioréacteur comporte :
- un chenal d'aération à contour fermé, en particulier annulaire, dans lequel la boue activée est mise en circulation, par au moins un agitateur, à une vitesse suffisante pour maintenir une concentration homogène sur toute la hauteur du chenal,
- et des systèmes d'aération disposés en fond de chenal pour assurer l'oxygénation de la biomasse présente.
Une telle configuration de bassin d'aération en chenal avec circulation de boues présente des avantages sensibles par rapport à un bassin d'aération statique où la boue n'est pas mise en circulation. En particulier, les fonctions d'aération et de brassage sont dissociées ce qui permet d'optimiser chacune de ces fonctions et donc d'économiser de l'énergie. Cependant la boue activée, après traitement dans le bioréacteur, doit être envoyée dans un clarificateur qui constitue un équipement nécessitant de la place et entraînant un coût supplémentaire. La qualité de l'eau sortant du clarificateur est relativement moyenne.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un bioréacteur en chenal qui permet de rendre plus compacte une installation de traitement d'eau, tout en améliorant la qualité du traitement.
Un tel bioréacteur est plus particulièrement destiné à des petites ou moyennes stations d'épuration pour des collectivités généralement inférieures à 50 000 équivalents/habitants. Selon l'invention, un bioréacteur pour le traitement des eaux résiduaires, du genre défini précédemment, est caractérisé en ce qu'il comporte :
- en amont de l'agitateur, un ensemble à membranes de filtration immergées dans la boue du chenal, la partie inférieure des membranes de filtration étant située à distance du fond du chenal,
- un écran placé en amont des membranes de filtration à une distance suffisamment faible pour protéger ces membranes contre le courant de boue, - et des moyens de circulation supplémentaires comprenant un agitateur rapide situé dans la partie inférieure du chenal, immédiatement en amont des membranes, pour favoriser l'écoulement de boue au-dessous de l'ensemble de membranes, et pour compenser la perte de charge due à la présence des membranes et de l'écran de protection.
De préférence, les membranes de filtration sont des membranes d'ultrafiltration ou de microfiltration. Le seuil de coupure des membranes peut varier de 1μm à moins de 0,01 μm. Avantageusement, l'agitateur rapide situé dans la partie inférieure du chenal est propre à imprimer à la boue une vitesse horizontale de l'ordre de 0,6m/s (0,6 mètre/seconde) ou plus.
L'écran protégeant l'ensemble des membranes peut être constitué par une plaque située dans un plan vertical radial, ou être profilé pour limiter l'effet de résistance à l'écoulement tout en protégeant les membranes.
Les membranes de filtration peuvent être regroupées en une cassette maintenue suspendue dans le chenal. Plusieurs cassettes successives suivant la direction de l'écoulement de la boue peuvent être prévues dans le chenal. L'écran de la première cassette amont peut servir aux cassettes aval suivantes.
Plusieurs ensembles comprenant un moyen de circulation supplémentaire, un ensemble de membranes et un écran peuvent être répartis sur la longueur du chenal.
L'invention permet la coexistence des membranes et du chenal en rétablissant la vitesse constatée sans les membranes et tout en protégeant ces dernières de toute conséquence négative.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins :
- Fig. 1 est une vue en plan d'un bioréacteur selon l'invention.
- Fig. 2 est un schéma à grande échelle de membranes de filtration.
- Fig. 3 est une vue schématique développée suivant la ligne MI-III de Fig.1.
- Fig.4 est une coupe schématique suivant la ligne IV-IV de Fig. 3 et
- Fig. 5 est un schéma partiel en perspective d'une cassette de membranes. En se reportant aux dessins, notamment aux Fig. 1 et 3, on peut voir un bioréacteur 1 pour traiter des effluents urbains ou industriels par boues activées B. Ce bioréacteur comporte un chenal d'aération 2 à contour fermé, en général circulaire annulaire comme illustré sur Fig. 1. Toutefois, d'autres formes sont possibles, telles que des chenaux oblongs.
Le chenal 2 est limité par deux parois verticales respectivement extérieure 2a et intérieure 2b concentriques circulaires et par un fond 2c (Fig. 3) constitué par un radier. La hauteur H des parois 2a, 2b peut être de l'ordre de 5 mètres ou plus. La distance radiale W entre les parois 2b et 2a, ou largeur du chenal, peut être de l'ordre de 3m50 ou plus. Un bassin réservé à d'autres fonctions, comme par exemple la dénitrification, peut être prévu à l'intérieur de la paroi circulaire 2b, mais n'est pas représenté sur le dessin.
Des systèmes d'aération a sont disposés dans le fond du chenal pour assurer l'oxygénation de la biomasse présente. Chaque système d'aération a délivre un gaz d'oxygénation, par exemple de l'air, sous forme de fines bulles qui montent dans la biomasse.
Un ou plusieurs agitateurs lents 3 à grandes pales 4 assure la circulation de la boue activée avec une vitesse horizontale V suffisante, schématisée par une flèche, pour maintenir une concentration homogène en matières solides suspendues sur toute la hauteur et la largeur du chenal. L'axe de rotation de l'agitateur 3 est horizontal, sensiblement à mi-hauteur des parois 2a, 2b. Par « agitateur lent » on désigne un agitateur dont la vitesse de rotation des pales est inférieure à 100 tr/mn (100 tours/minute). Par « grandes pales » on désigne un agitateur dont le diamètre de l'hélice est supérieur à 1 m.
Outre l'homogénéité de la boue activée et l'absence de dépôt, la circulation assurée dans le chenal 2 permet d'améliorer sensiblement le rendement de transfert d'oxygène à la biomasse.
Selon l'invention, le bioréacteur comporte, en amont de l'agitateur 3 un ensemble E à membranes d'ultrafiltration ou de microfiltration 5 immergées dans la boue contenue dans le chenal 2, la partie inférieure des membranes (Fig. 3) étant située à distance k du fond du chenal. Cette distance k peut être de l'ordre de 1 ,5 à 3,5 mètres. La hauteur h des membranes peut être de l'ordre de 2 mètres. Chaque membrane 5 d'ultrafiltration ou de microfiltration (Fig.2) se présente sous la forme d'une fibre creuse, disposée verticalement, fermée à son extrémité inférieure et ouverte en partie haute où elle est reliée à un dispositif 6, schématiquement représenté, prévu pour pomper le filtrat. Le diamètre d d'une fibre 5 est d'environ 1 ,5 mm. La boue B se trouve à l'extérieur de la membrane et l'eau claire obtenue par filtration se trouve à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique de la fibre d'où elle est extraite par le dispositif 6. Le seuil de coupure de telles membranes 5 peut varier de 1 μm à moins de 0,01 μm, ce qui permet d'obtenir, pour le filtrat, une eau de qualité supérieure à celle obtenue avec un clarificateur classique.
Les membranes 5 sont groupées par plusieurs dizaines de milliers de fibres en des ensembles E formant des cassettes C (Fig. 5).
Une cassette C comporte un bâti 7 dans lequel sont installées les membranes 5. Le bâti 7 est suspendu à des traverses 8 supportées à chaque extrémité par des pattes 9 fixées sur des poutres radiales 10 reposant sur le bord supérieur des parois 2a,2b. La liaison des traverses 8 avec les pattes 9 peut être assurée par un dispositif du type à clavette traversant des orifices prévus dans les traverses 8 et les pattes 9 et permettant un montage et un démontage très rapide.
Des moyens de circulation supplémentaires 11 (Fig. 3) sont prévus dans la partie inférieure du chenal 2 pour favoriser l'écoulement de boue au- dessous de l'ensemble E de membranes 5. Les moyens de circulation 11 sont avantageusement constitués par au moins un agitateur rapide 12 comportant une hélice 13 tournant autour d'un axe horizontal avec des pales essentiellement verticales. Par « agitateur rapide » on désigne un agitateur dont l'hélice tourne à une vitesse au moins égale à 150 tr/mn. Le diamètre de l'hélice 13 est inférieur à 1m. Plusieurs agitateurs rapides 12 peuvent être répartis suivant la largeur radiale du chenal 2. Ces agitateurs rapides 12 tournent à une vitesse suffisante pour communiquer à la boue liquide une vitesse horizontale de préférence supérieure à 0,6 m/s, pouvant atteindre 1m/s ou plus, au- dessous de l'ensemble E. Le ou les agitateurs rapides 12 sont situés de préférence immédiatement en amont de l'ensemble E de membranes, généralement à moins d'un mètre de la partie arrière, suivant le sens d'écoulement dans le chenal.
La vitesse V de la boue dans la partie du chenal qui ne comporte pas de membranes est d'environ 0,3 m/sec.
Comme visible sur Fig. 1 , l'ensemble de membranes E a une dimension radiale inférieure à la largeur radiale du chenal de telle sorte que de part et d'autre de l'ensemble E subsiste un passage 14, 15 dont la dimension radiale peut être de l'ordre du quart de la largeur radiale du chenal.
Un écran S (Fig.3) est placé en amont des membranes de filtration 5 à une distance j suffisamment faible pour protéger mécaniquement les membranes 5 du courant de boue. La distance j peut être de l'ordre de quelques dizaines de centimètres .L'écran S est suspendu de manière similaire à la cassette C de membranes. De plus, la partie inférieure de l'écran S est maintenue, contre la force créée par le courant de boue, par des jambes d'appui 16 ancrées à leurs extrémités inférieures sur le fond 2c du chenal ou sur les parois.
Les dimensions de l'écran S sont adaptées à celles de l'ensemble membranaire E. La hauteur de l'écran S est supérieure à celle des membranes ; l'écran S est placé de telle sorte que son bord inférieur soit situé plus bas que le bord inférieur des membranes et son bord supérieur est situé au-dessus de l'extrémité supérieure des membranes. La largeur de l'écran est supérieure à celle de l'ensemble et les bords verticaux intérieur et extérieur de l'écran encadrent l'ensemble E.
L'écran S peut être constitué par une plaque pleine verticale située dans un plan radial passant par le centre de l'anneau du chenal 2. En variante, l'écran peut présenter une forme particulière à profil hydrodynamique permettant de limiter l'effet de résistance à l'écoulement de la boue. L'écran S est en général complètement immergé, mais peut n'être que partiellement immergé, sa partie supérieure sortant de la boue. Dans la région de l'ensemble membranaire E, ainsi qu'immédiatement en amont, le fond 2c du chenal présente une zone 17 dépourvue de système d'aération a.
Une aération des membranes 5 est assurée, par exemple, par des tubes perforés 18 (Fig. 4 et 5) prévus en partie inférieure de chaque rangée de membranes 5 et reliés par des canalisations (non représentées) à une arrivée de gaz, notamment de l'air, pour assurer un balayage des membranes par des bulles de gaz qui montent le long de ces membranes. La boue qui a pu se déposer sur les membranes se trouve ainsi balayée, entraînée vers le haut pour ensuite retomber vers le fond dans un mouvement de spirale (spiral-flow) illustré par les flèches 19 sur Fig.4.
Grâce à la présence de l'écran S, la vitesse horizontale de la boue au niveau de l'ensemble de membranes E est faible, inférieure à 0,1 m/s, ce qui assure une excellente protection mécanique des membranes.
Le fonctionnement du bioréacteur résulte des explications qui précèdent.
L'eau résiduaire à traiter est déversée dans le chenal 2, par exemple par une conduite I, dans la zone immédiatement en aval de l'agitateur 3. Le mélange d'eau et de boue activée est maintenu en circulation à la vitesse horizontale V suffisante pour maintenir une concentration homogène des particules sur toute la hauteur et toute la largeur du chenal.
La présence de l'ensemble de membranes E dans le chenal 2 constitue un obstacle important à la circulation de la masse liquide. En l'absence des dispositions de l'invention, cet obstacle conduirait à une réduction de la vitesse de la boue, ce qui provoquerait une réduction du transfert d'oxygène et une perte d'homogénéité des concentrations. De plus l'énergie dissipée sur la surface des membranes risquerait de perturber leurs fonctionnements et leurs résistances mécaniques. En outre la déconcentration verticale effectuée par l'aération propre aux membranes (tubes 18 d'aération) va amener en partie inférieure du chenal une boue concentrée. Une faible vitesse dans le chenal 2 conduirait à augmenter la concentration dans la zone des membranes et donc à diminuer leur capacité de filtration.
Selon l'invention, l'adjonction de l'écran de protection S et d'un agitateur rapide 12 situé dans la partie inférieure du chenal, immédiatement en amont des membranes, permet d'éviter tous ces inconvénients. La fonction de l'agitateur rapide 12 est double :
- il permet de créer une vitesse suffisante au-dessous de l'ensemble E de membranes pour compenser la perte de charge due à la présence des membranes et de l'écran de protection, et la réduction de vitesse créée par les membranes ;
- il permet d'alimenter les mouvements d'écoulement en spirale (flèches 19 de Fig. 4 = spiral-flow), dans les membranes, en boue à faible concentration afin d'assurer une concentration quasiment identique dans les membranes 5 à celle du reste du chenal 2.
On pourrait prévoir plusieurs ensembles E de membranes, en particulier deux ensembles E disposés l'un à la suite de l'autre. L'écran S prévu pour l'ensemble E situé le plus en amont pourrait servir à l'ensemble E situé en aval. En variante, le deuxième ensemble E situé en aval pourrait être équipé d'un écran spécifique.
On pourrait également prévoir, sur la longueur du chenal, plusieurs ensembles comportant chacun un ou plusieurs ensembles de membranes E, un ou plusieurs écrans S et un ou plusieurs agitateurs rapides 12. Ces ensembles seraient disposés dans des zones ne comportant pas de systèmes d'aération a. Cette disposition pourrait en particulier, être réalisée dans un chenal oblong ou circulaire, dans lequel deux agitateurs lents 3 seraient diamétralement opposés. Le réglage du bioréacteur peut être amélioré par l'utilisation d'un variateur de fréquence permettant d'ajuster la vitesse de rotation de l'agitateur rapide 12 en l'adaptant aux particularités des cas rencontrés.
Le niveau supérieur de la boue dans le chenal 2 peut varier selon le débit d'eau à traiter, mais la limite inférieure de ce niveau doit se situer au- dessus de l'extrémité supérieure des membranes 5 qui doivent rester complètement immergées.
L'installation selon l'invention présente un avantage de compacité et de simplicité puisque le clarificateur habituellement prévu en aval d'un bassin d'aération en chenal disparaît. Du fait que les membranes utilisées sont immergées dans le bassin contenant la boue activée, aucune pompe de transfert n'est nécessaire pour amener cette boue activée dans les membranes.
L'immersion des membranes directement dans le chenal de traitement biologique, malgré la vitesse de circulation, permet de faire fonctionner ces membranes à une même concentration ce qui est favorable à la filtration membranaire et permet de minimiser la surface nécessaire de membranes.
L'aération à fort débit réalisée dans la partie inférieure des membranes, notamment par des tubes perforés tels que 18, permet de provoquer un mouvement de spiral-flow dont l'objectif est d'homogénéiser la concentration en boue. En effet, la filtrabilité d'une boue activée dépend directement de la concentration de cette boue : plus la concentration est élevée et plus la filtrabilité diminue.
L'invention s'applique non seulement à une installation nouvelle, auquel cas il n'est pas nécessaire de réaliser un clarificateur en aval du bioréacteur, mais aussi à une installation existante. Dans ce cas, après adaptation du bioréacteur, le clarificateur n'est plus utilisé et son emplacement peut être récupéré, par exemple pour un autre équipement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bioréacteur pour le traitement biologique des effluents urbains ou industriels par boues activées, comportant : - un chenal d'aération (2) à contour fermé, en particulier annulaire, dans lequel la boue activée est mise en circulation, par au moins un agitateur (3) à une vitesse suffisante pour maintenir une concentration homogène sur toute la hauteur du chenal,
- et des systèmes d'aération (a) disposés en fond de chenal pour assurer l'oxygénation de la biomasse présente, caractérisé en ce qu'il comporte :
- en amont de l'agitateur (3), un ensemble (E) à membranes de filtration (5) immergées dans la boue (B) du chenal, la partie inférieure des membranes de filtration étant située à distance (k) du fond (2c) du chenal, - un écran (S) placé en amont des membranes de filtration (5) à une distance (j) suffisamment faible pour protéger ces membranes contre le courant de boue,
- et des moyens de circulation supplémentaires (11) comprenant un agitateur rapide (12) situé dans la partie inférieure du chenal, immédiatement en amont des membranes (5), pour favoriser l'écoulement de boue au-dessous de l'ensemble (E) de membranes, et pour compenser la perte de charge due à la présence des membranes (E) et de l'écran de protection (S).
2. Bioréacteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les membranes de filtration (5) sont des membranes d'ultrafiltration ou de microfiltration.
3. Bioréacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil de coupure des membranes (5) varie de 1μm à moins de 0,01 μm.
4. Bioréacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agitateur rapide (12) est propre à imprimer à la boue une vitesse horizontale supérieure à 0,6 m/sec.
5. Bioréacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (S) protégeant l'ensemble (E) de membranes est constitué par une plaque située dans un plan radial vertical.
6. Bioréacteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'écran protégeant l'ensemble de membranes est profilé pour limiter l'effet de résistance à l'écoulement tout en protégeant les membranes de filtration.
7. Bioréacteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les membranes de filtration (5) sont regroupées en une cassette (C) maintenue suspendue dans le chenal.
8. Bioréacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que plusieurs cassettes successives suivant la direction de l'écoulement de la boue sont prévues dans le chenal.
9. Bioréacteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'écran (S) de la première cassette amont sert aux cassettes aval suivantes.
10. Bioréacteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que plusieurs ensembles comprenant un moyen de circulation supplémentaire (11) , un ensemble de membranes (E) et un écran (S) sont répartis sur la longueur du chenal.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2924111A1 (fr) * 2007-11-28 2009-05-29 Otv Sa Installation de traitement biologique d'une eau a moyens d'agitation et/ou de decolmatage mecanique et/ou hydraulique et procede de traitement d'eau correspondant

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0700713A1 (fr) * 1994-09-08 1996-03-13 Kubota Corporation Séparateur solide-liquide
DE19835256A1 (de) * 1998-08-04 2000-02-10 Wehrle Werk Ag Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Biomasse und Wasser

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047046A (ja) * 1999-08-16 2001-02-20 Kubota Corp 膜分離式水処理装置
JP2003024973A (ja) * 2001-07-16 2003-01-28 Kubota Corp 膜分離型オキシデーションディッチ
JP3840987B2 (ja) * 2002-02-21 2006-11-01 栗田工業株式会社 活性汚泥処理装置
JP2004283637A (ja) * 2003-03-19 2004-10-14 Hitachi Kiden Kogyo Ltd 排水の処理方法
JP4374885B2 (ja) * 2003-04-07 2009-12-02 株式会社日立プラントテクノロジー 膜分離装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0700713A1 (fr) * 1994-09-08 1996-03-13 Kubota Corporation Séparateur solide-liquide
DE19835256A1 (de) * 1998-08-04 2000-02-10 Wehrle Werk Ag Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Biomasse und Wasser

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 19, 5 juin 2001 (2001-06-05) -& JP 2001 047046 A (KUBOTA CORP), 20 février 2001 (2001-02-20) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 05, 12 mai 2003 (2003-05-12) & JP 2003 024973 A (KUBOTA CORP), 28 janvier 2003 (2003-01-28) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12, 5 décembre 2003 (2003-12-05) -& JP 2003 245683 A (KURITA WATER IND LTD), 2 septembre 2003 (2003-09-02) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12, 5 décembre 2003 (2003-12-05) & JP 2004 283637 A (HITACHI KIDEN KOGYO LTD), 14 octobre 2004 (2004-10-14) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12, 5 décembre 2003 (2003-12-05) -& JP 2004 305916 A (HITACHI PLANT ENG & CONSTR CO LTD; JAPAN SEWAGE WORKS AGENCY), 4 novembre 2004 (2004-11-04) *

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