WO2023152141A1 - Method for treating wastewater - Google Patents

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WO2023152141A1
WO2023152141A1 PCT/EP2023/053016 EP2023053016W WO2023152141A1 WO 2023152141 A1 WO2023152141 A1 WO 2023152141A1 EP 2023053016 W EP2023053016 W EP 2023053016W WO 2023152141 A1 WO2023152141 A1 WO 2023152141A1
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WO
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sludge
biological
biological treatment
effluent
primary
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Application number
PCT/EP2023/053016
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French (fr)
Inventor
Geoffroy DESPORTES
Olivier GUERANGER
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Vinci Construction Grands Projets
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D3/00—Differential sedimentation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment

Definitions

  • the present invention relates to wastewater treatment methods.
  • Wastewater is oligotrophic by nature. Wastewater is no longer oligotrophic, it is loaded with elements that precipitate the harmful phenomenon of eutrophication of natural environments. It is therefore important to treat wastewater before discharging it into nature, in particular by physical, chemical or biological treatment, or by a combination thereof. Wastewater treatment is mainly done by a biological treatment step. Micro-organisms contained in biological sludge degrade soluble and particulate pollution, in particular carbon and nitrogen pollutants. The biological sludge is then separated from the liquid phase.
  • Application WO2012019310 discloses a process for treating wastewater comprising a biological treatment with bacteria called Anammox, which are capable of eliminating pollutants from an effluent having a highly unbalanced C/N ratio in a weakly oxygenated environment, this which significantly reduces pool aeration costs.
  • Anammox bacteria the use of a specific population of bacteria such as Anammox bacteria makes this process relatively complex to set up.
  • Patent applications FR 2 643 065 and FR 2 516 071 describe biological treatment processes of the “activated sludge” type comprising two distinct volumes or zones: one for nitrification under aerobic conditions and one for denitrification under anoxic conditions. Disclosure of Invention
  • the invention aims to meet this need, and it achieves this, according to a first of its aspects, thanks to a process for treating wastewater, comprising the steps of:
  • biological treatment of “activated sludge” type returns from the dehydration filtrate, comprising the implementation of a simultaneous nitrification and denitrification process with integrated clarification delivering at the outlet a treated filtrate effluent and a biological filtrate sludge.
  • nitrification and denitrification process By “a simultaneous nitrification and denitrification process”, it is understood that nitrification and denitrification, which usually take place separately, either by alternating phases of aeration and absence of aeration in the same basin, or in two different basins or even in two different zones of the same basin, take place here in the same basin and under substantially the same conditions, in particular the same concentration of dissolved oxygen.
  • integral clarification it is understood that the clarification is included in a continuous loop in the hydraulic circulation time of the biological treatment of the activated sludge type, in particular without recovery by internal pumping of the sludge decanted by the clarification.
  • Such a method makes it possible to reduce the energy consumption of the biological treatment by reducing the concentration of dissolved oxygen in the biological basin by a process of simultaneous nitrification and denitrification, and also thanks to an integrated clarification which makes it possible to do without a recirculation step. forced, in particular by pumping, biological sludge, which represents an energy saving.
  • biological sludge which represents an energy saving.
  • it also makes it possible to reduce the overall energy consumption of the treatment plant by increasing the quantity of biogas produced in the digester by increasing the quantity of primary sludge.
  • the primary sludge comprises at least 50% of the suspended solids in the waste water, better still at least 70%. Suspended solids are quantified according to the MES parameter (suspended solids), according to Standard NFT-90-105, or ISO 11923 or equivalent. This makes it possible to increase the volume of primary sludge for digestion, which improves the overall energy balance of the process.
  • MES parameter suspended solids
  • the primary sludge comprises at least 20%, better still at least 35%, of the BOD5 (biochemical oxygen demand for 5 days) of the waste water.
  • the BOD5 is evaluated according to standard NFT-90-103 or ISO 5815-1 or equivalent.
  • the coagulants and/or flocculants can be organic or inorganic, synthetic or natural.
  • the primary effluent has a C/N ratio (mass content of carbon relative to mass content of nitrogen) less than or equal to 12, better still less than or equal to 10.
  • the mass content of carbon is quantified by the COD , expressed in mg/L of oxygen (O2), and measured according to standard NFT-90101 or ISO 15705 or equivalent.
  • the nitrogen mass content is quantified by the NGL (otherwise called Global Nitrogen), expressed in mg/L of nitrogen, sum of the contents of the following nitrogenous forms: nitrites (NO2), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent, and nitrates (NOs'), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent, Kjeldahl nitrogen (NTK), itself corresponding to the sum of ammoniacal nitrogen (NH3/NH4 + ) and organic nitrogen contained in the water, both measured according to standard NF-EN-25663 or ISO 5663 or equivalent.
  • NGL otherwise called Global Nitrogen
  • the main biological treatment takes place in a single biological basin comprising an aeration zone and a clarification zone between which a mixed liquor circulates in a continuous circulation loop without phase interruption, the primary effluent being introduced into the mixed liquor circulating between the clarification zone and the effluent aeration zone.
  • the main biological treatment takes place without internal pumping of mixed liquor or biological sludge between the clarification zone and the aeration zone.
  • the main biological treatment can take place with internal pumping of the mixed liquor or biological sludge between the clarification zone and the aeration zone, in particular internal pumping operating with a flow rate substantially lower than the incoming flow rate of primary effluent, preferably operating with a flow rate less than 50% of the incoming flow rate of primary effluent.
  • the concentration of biological sludge in the clarification zone is substantially homogeneous throughout said zone.
  • the concentration of the biological sludge in the mixed liquor is homogeneous and substantially identical in the aeration zone and in the clarification zone.
  • the main biological treatment involves the continuous aeration of the mixed liquor in the aeration zone.
  • the continuous aeration can be carried out by a floor aeration system covering at least part of the bottom of the aeration zone, the aeration system comprising a network of air diffusers to aerate the mixed liquor present in the ventilation area.
  • the air diffusers can be distributed evenly over at least part of the bottom of the biological pond, in particular in regularly spaced lines.
  • the biological basin comprises the following successive zones: a primary effluent inlet zone, the aeration zone, in particular comprising the aeration system, a degassing zone, and the clarification zone, and the mixed liquor is driven in circulation in said successive zones in a hydraulic loop, without phase interruption.
  • the concentration of biological sludge (suspended solids (MLSS)) during the main biological treatment, in particular in the mixed liquor present in the basin is greater than or equal to 6000 mg/L, better between 6000 and 8000mg/L.
  • the concentration of average dissolved oxygen in the mixed liquor contained in the aeration zone is less than 0.5 mgCL/L, better still between 0.2 and 0.4 mgCL/L, even better still between 0.3 and 0.4mgCL/L.
  • concentration of dissolved oxygen lower than in systems with separate nitrification and denitrification, makes it possible to reduce the energy requirement of the process.
  • the clarification is lamellar.
  • the clarification zone may comprise a lamellar clarifier.
  • the method is devoid of a stage of prior culture of the microorganisms.
  • the main biological treatment is devoid of the addition of a specific bacterial population, and in particular the main biological treatment is devoid of bacteria of the Anammox type.
  • the main biological treatment is carried out without particular temperature regulation.
  • the main biological treatment is carried out in a biological treatment device as described in patent application US 2017/0096354 incorporated here by reference.
  • the thickening of biological and primary sludge is done in a sludge tank.
  • the digested sludge comprises at least 4% dry solids by mass.
  • the digestion step (d) includes a heat exchange circuit between the digested sludge and the thickened mixed sludge. This makes it possible to reduce the energy consumption of the assembly by using the heat of the digested sludge to heat the incoming thickened sludge.
  • the biological treatment of the returns includes one or more of the characteristics described above in relation to the main biological treatment.
  • the biological treatment of the returns is identical to the main biological treatment.
  • the filtrate leaving the dehydration can be sent to the main biological treatment input, the biological treatment of the returns and the main biological treatment then taking place simultaneously in the same biological basin.
  • the biological treatment of the returns is distinct from the main biological treatment, in particular takes place in a biological basin different from that of the main biological treatment.
  • the biological treatment of the returns can output a liquid product which is sent to the input of the main biological treatment.
  • the biological treatment of the returns can output a biological sludge from the filtrate which is mixed with the biological sludge from the main biological treatment.
  • the process comprises a step for energy recovery of at least a portion of the biogas comprising heating the digestion sludge and/or at least one process for converting the energy, in particular chosen from: i) Purifying the biogas into biomethane for use as biofuel or for injection into the natural gas network, ii) cogeneration, iii) drying of dehydrated sludge, and/or iv) incineration of dehydrated sludge.
  • the treated effluent at the process outlet complies with European Directive No. 91-271 and Water Framework Directive No. 2000-60, with the French decree of July 21, 2015 relating to sanitation systems collective and non-collective sanitation facilities, with the exception of non-collective sanitation facilities receiving a gross load of organic pollution less than or equal to 1.2 kg/d of BOD5, which makes it suitable for discharge into the natural environment without additional treatment.
  • FIG 1 is a block diagram representing an example of a wastewater treatment process according to the invention
  • Figure 2 is a partial and schematic top view of an example of a biological pond according to the invention.
  • FIG 3 partially and schematically illustrates in section the aeration system in operation of Figure 2,
  • Figure 4 is a partial and schematic sectional view of an example of a lamellar clarifier integrated into the biological basin of Figure 3,
  • FIG 5 is a block diagram representing a variant of the wastewater treatment process according to the invention.
  • FIG 6 is a block diagram representing a variant of the wastewater treatment process according to the invention.
  • FIG 7 is a block diagram representing the biogas energy recovery step of the wastewater treatment according to the invention. detailed description
  • the process 1 comprises a stage of primary decantation 10 of the waste water E, delivering at the output a primary effluent 12 and a primary sludge 15 making it possible to extract part of the solid matter in suspension from the water.
  • waste E The primary effluent 12 and the primary sludge 15 obtained are then treated separately as illustrated.
  • the primary effluent 12 is biologically treated at the main biological treatment 20 delivering a treated effluent 22 and a biological sludge 25 at the output.
  • the primary sludge 15 and the biological sludge 25 are jointly treated by a sludge treatment 30 described below.
  • the main biological treatment 20 makes it possible in particular to eliminate nitrogen pollution and the rest of the carbonaceous pollution from the effluent 12. Certain details of the main biological treatment 20 are described below and illustrated in FIGS. 2 to 4.
  • the primary settling 10 includes the addition of reagents 105 promoting settling in a settling tank 100 receiving the waste water E.
  • the reagents are coagulants and/or flocculants injected into the waste water effluent E.
  • the addition of such reagents 105 promote the settling of the suspended solids in the waste water E.
  • the primary sludge 15 obtained by this primary settling step 10 contains more than 50%, better still more than 70%, of the suspended solids of the used water E.
  • the primary effluent 12 obtained by this primary settling step 10 has a BOD5 preferably reduced by at least 20%, or even by at least 35% compared to that of the waste water E.
  • the BOD5 is by example measured according to NET-90-103, ISO 5815-1, or equivalent.
  • the suspended matter (SS) captured is for example quantified according to standard NET-90-105, or ISO 11923, or equivalent.
  • the primary effluent 12 thus obtained has an unbalanced carbon/nitrogen ratio, in particular less than 12.
  • the measurement of the mass carbon content of the primary effluent 12, represented by the COD, is carried out according to standard NET-90101, ISO 15705 or equivalent. It is expressed in mg O2/L.
  • the nitrogen mass content is quantified by the NGL (otherwise called Global Nitrogen), expressed in mg/L of nitrogen, sum of the contents of the following nitrogenous forms: Kjeldahl nitrogen (NTK) corresponding to the sum of ammoniacal nitrogen (NtL /NHC) and organic nitrogen contained in the water, measured according to standard NE-EN-25663 or ISO 5663 or equivalent, nitrites (NO2), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent, and nitrates (NOs'), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent.
  • NGL otherwise called Global Nitrogen
  • the main biological treatment 20 is carried out within a biological basin 200, illustrated in FIG. 2.
  • the biological basin 200 is preferably as described in patent application US 2017/0096354. It comprises: a zone for mixing the effluent 210 of the primary effluent 12 comprising an opening 205 connected to the settling tank through which the primary effluent 12 enters, a first zone 220 for setting the hydraulic speed of the effluent on which the effluent mixing zone 210 has an opening 215, an aeration zone 230 where the nitrification and denitrification of the primary effluent 12 takes place, separated from the first hydraulic speed setting zone by a wall 225 at a from its ends, a first degassing zone 235 separated from the aeration zone 230 by a wall 225 at the other end of the aeration zone 230, a second degassing zone 240, open to the first zone of degassing through an opening 237, and a clarification zone 250, in particular lamellar,
  • the part of the circulating biological sludge 25, rich in bacteria, facilitates a biological treatment of the effluent 12 by free culture, that is to say without the need to add a specific bacterial population or fixing medium for them. this. It also makes it possible to reduce the carbonaceous load of the inlet effluent, which facilitates the treatment and allows the treatment of a primary effluent 12 having an unbalanced C/N ratio.
  • the main biological treatment 20 is of the “activated sludge” type.
  • the mixed liquor formed from the mixture of the primary effluent 12 and the biological sludge, circulates according to the arrows indicated in FIG. hydraulic velocity 220, the aeration zone 230, the first degassing zone 235, the second degassing zone 240 and the clarification zone 250 and again in the inlet zone 210.
  • the circulation of the mixed liquor in the biological basin is permanently maintained throughout the basin 200 in particular thanks to a system blowing air into the liquid in zone 220.
  • the mixed liquor circulates with a speed such that the biological sludge is kept in suspension in the mixed liquor without precipitating.
  • Such a circulation speed makes it possible to maintain a low concentration of pollutants in the liquid. Indeed, the higher the circulation speed, the more the primary effluent 12 is diluted. This also improves the treatment of the primary effluent 12 by increasing the quantity of microorganisms mixed with the latter.
  • the aeration zone 230 comprises an aeration system 232 illustrated in FIG. aeration 230 an aeration mat 236 at the bottom of the pool. Such a system makes it possible to maintain a substantially uniform oxygenation of the liquid throughout the aeration zone 230.
  • the diffusers 236 are configured to form columns of bubbles 237 of substantially identical sizes, as shown in Figure 3.
  • the average dissolved oxygen (DO) concentration obtained in the aeration zone is between 0.2 and 0.4 mg/L. This low oxygenation rate has several advantages detailed below, including the good growth of bacteria.
  • the nitrification and denitrification of the primary effluent 12 take place within the aeration zone 230.
  • Conventional methods of biological wastewater treatment generally include a nitrification phase, followed by a denitrification phase, either by alternation over time, or in different basins.
  • the ammonium NELC present in the effluent is transformed in the presence of oxygen by enzymatic oxidation into nitrite NO2' (nitrification reaction) which is then converted into nitrate NO3' (nitrification reaction ), under the influence of so-called autotrophic bacteria.
  • nitrate NOi is reduced to nitrite NO2' which is then eliminated by transformation into dinitrogen N2, in the presence of a carbonaceous element, under the influence of so-called heterotrophic bacteria.
  • the low oxygenation of the basin creates an oxygen gradient in the flocs from the outside towards the center of the latter, the surface of the flocs being more oxygenated than the center, which allows nitrification on the surface and a denitrification in the center of the flocs, these two reactions taking place simultaneously at the level of the same floc.
  • the clarifier 250 is lamellar, which makes it possible to reduce the surface area required for settling.
  • the clarifier 250 comprises for example several layers of effluent/sludge separation cells, in particular, as illustrated in FIG. 4, a plurality of inclined parallel tubes 252 carried by inclined slats 254 held by an openwork support platform 256. to improve the sedimentation of the biological sludge 25. All of the sedimented biological sludge is kept in circulation in the basin by the hydraulic drive at the bottom of the clarifier. Elements 258 allow a homogeneous distribution of the sludge along the length of the clarification section.
  • the treated water is recovered from the surface of the clarifier by chutes 259.
  • the sizes of the slats 252 and the tubes 254, the spacing between the slats 252 and the tubes 254, and the angle of inclination are calculated according to known physical laws of the state of the art to optimize the speed of gravity evacuation of the settled sludge, while avoiding the accumulation of sludge.
  • Part of the biological sludge 25 can be extracted from the biological basin 200 to be sent with the primary sludge for treatment.
  • the method comprises a step 70 of thickening the biological sludge 25 and the primary sludge 15 before digestion 40, in particular in a mud tank 700, delivering at the outlet a thickened mixed sludge 72 and a thickening filtrate 75.
  • Method 1 comprises a step of anaerobic digestion 40 of the thickened mixed sludge 72 in an anaerobic digester 400, outputting a digested sludge 42 and producing biogas 45.
  • the digested sludge 42 is subsequently dehydrated during a dehydration step 50 in a dehydration device 500 delivering as output a dehydration filtrate 52 and a dehydrated sludge 55.
  • the dehydration filtrate 52 is subjected to a biological treatment step returns 60, in particular identical to the main biological treatment 20, in a biological basin 600 delivering at the outlet a treated filtrate effluent 62 and a biological filtrate sludge 65.
  • the treated effluent from the biological treatment of the returns 60 is directed to the main biological treatment line 20.
  • the treated effluent 22 from the main biological treatment 20 can be returned to the natural environment, or sent to a tertiary treatment, for compliance with European Directive n°91-271 and Water Framework Directive n°2000-60.
  • the thickening filtrate 75 from step 70 can be returned with the wastewater effluent E at the inlet of the primary settling 10, which makes it possible to capture the suspended solids it contains.
  • the thickened mixed sludge 72 delivered at the outlet of the thickening stage 70 is sent to the anaerobic digester 400 as described previously.
  • the biological processing of returns 60 can be implemented in different ways.
  • the dehydration filtrate 52 is sent to the inlet of the biological basin 200 with the primary effluent 12, the biological treatment of the returns 60 then corresponds to the main biological treatment 20. It is for example added to the effluent 12 before it enters the basin 200.
  • the dehydration filtrate 52 is treated during step 60 in a basin 600 different from the biological basin 200 of the effluent 12.
  • the biological treatment of the returns can be substantially identical to that carried out in the basin 200, that is to say of the activated sludge type, and comprising, among other things, simultaneous nitrification and denitrification within a weakly aerated zone, and clarification integrated into the basin.
  • the biological treatment of the returns 60 outputs a treated effluent 62, which is for example returned with the effluent 12 at the input of the main biological treatment 20.
  • a biological sludge of the filtrate 65 is also output, which can be mixed with the biological sludge 25 from the main biological treatment 20, as shown in Figure 7.
  • the method 1 comprises for example a step 70 of energy recovery of the biogas 45 produced by the anaerobic digester in the step 40 of sludge digestion.
  • the biogas can be used to heat in step 81 the thickened sludge 72 during the anaerobic digestion 40.
  • the biogas 45 can additionally, or as an alternative to the heating of the mixed sludge, help to step 82 to the drying or incineration of dewatered sludge 55, and/or be used for numerous energy applications 84, for example for produce electricity 840, biomethane 842, biofuel 844, or any other type of application adapted to the use of biogas.
  • the zones of the biological basin 200 can be of various shapes and sizes, and distributed differently than in the example described above.
  • the air diffusers 236 can be distributed in the biological basin 200 according to any arrangement that allows uniform aeration of the zone 230.

Abstract

The invention relates to a method (1) for treating wastewater, the method comprising the steps of: (a) settling (10) the wastewater by adding coagulants and/or flocculants (105) to the wastewater, outputting a primary effluent (12) and a primary sludge (15), the primary sludge (15) having at least 50% of the suspended solids in the wastewater; (b) a primary biological treatment process (20) of treating the effluent (12) by means of activated sludge, which process comprises a step of simultaneous nitrification and denitrification with integrated clarification, outputting a treated effluent (22) and a biological sludge (25); (c) thickening (70) the primary sludge (15) and the biological sludge (25), outputting a thickened mixed sludge (72) and a thickening filtrate (75); (d) anaerobically digesting (40) the thickened mixed sludge (72), outputting biogas (45) and a digested sludge (42); (e) dewatering (50) the digested sludge (42), outputting a dewatered sludge (55) and a dewatering filtrate (52); and (f) biologically treating the "activated sludge" return (60) of the dewatering filtrate (52), which process comprises a step of simultaneous nitrification and denitrification with integrated clarification, outputting a treated filtrate effluent (62) and a biological filtrate sludge (65).

Description

Description Description
Titre : Procédé de traitement de l’eau usée Title: Wastewater treatment process
Domaine technique Technical area
La présente invention concerne les procédés de traitement de l’eau usée. The present invention relates to wastewater treatment methods.
Technique antérieure Prior technique
L’eau est oligotrophe par nature. Les eaux usées ne sont plus oligotrophes, elles sont chargées en éléments qui précipitent le phénomène nuisible d’eutrophisation des milieux naturels. Il est donc important de traiter les eaux usées avant de les rejeter dans la nature, notamment par traitement physique, chimique, ou biologique, ou par combinaison de ceux-ci. L’épuration des eaux usées est faite principalement par une étape de traitement biologique. Des micro-organismes contenus dans une boue biologique dégradent la pollution soluble et particulaire, notamment les polluants carbonés et azotés. La boue biologique est ensuite séparée de la phase liquide. Il en résulte d’une part, de l’eau traitée pouvant être rejetée dans l’environnement, ou envoyée vers un traitement tertiaire, et, d’autre part, de la boue biologique dont une partie, riche en micro-organismes, est renvoyée en entrée du bassin biologique et dont l’autre partie est traitée. On distingue dans l’épuration des eaux usées deux filières : d’une part une filière de traitement de l’eau usée et d’autre part une filière de traitement de la boue issue du traitement de l’eau usée. Ces deux filières nécessitent un apport important d’énergie, notamment de par l’étape d’aération du bassin biologique nécessaire à un traitement efficace de l’eau usée dans la filière de traitement de l’eau usée et les étapes d’épaississement dynamique et de déshydratation des boues de la filière de traitement de la boue. Water is oligotrophic by nature. Wastewater is no longer oligotrophic, it is loaded with elements that precipitate the harmful phenomenon of eutrophication of natural environments. It is therefore important to treat wastewater before discharging it into nature, in particular by physical, chemical or biological treatment, or by a combination thereof. Wastewater treatment is mainly done by a biological treatment step. Micro-organisms contained in biological sludge degrade soluble and particulate pollution, in particular carbon and nitrogen pollutants. The biological sludge is then separated from the liquid phase. This results on the one hand in treated water that can be discharged into the environment or sent for tertiary treatment, and on the other hand in biological sludge, part of which, rich in micro-organisms, is returned to the inlet of the biological basin and the other part of which is treated. There are two different channels in wastewater treatment: on the one hand, a channel for the treatment of waste water and, on the other, a channel for the treatment of sludge resulting from the treatment of waste water. These two processes require a significant input of energy, in particular through the aeration stage of the biological basin necessary for an effective treatment of the waste water in the waste water treatment process and the dynamic thickening stages. and dewatering the sludge from the sludge treatment line.
Pour l’épuration des effluents d’eau usée, notamment des effluents urbains, un axe important d’amélioration est donc la réduction de la consommation énergétique des filières, ceci afin de réduire l’impact énergétique du traitement de l’eau usée. For the purification of wastewater effluents, particularly urban effluents, an important area for improvement is therefore the reduction of the energy consumption of the sectors, in order to reduce the energy impact of wastewater treatment.
Il est connu d’intégrer dans la filière de traitement des boues, une étape de digestion anaérobique, permettant la production de biogaz directement sur le site de la station. Le biogaz peut ensuite être utilisé à diverses fins comme source énergétique. Une réutilisation sur site permet de réduire l’impact énergétique de la station. La quantité de biogaz produite dépend notamment de la quantité de pollution carbonée capturée lors d’une première étape de décantation primaire de l’effluent d’eau usée. Cette dernière peut être poussée dans le décanteur, notamment par l’ajout de coagulants et/ou floculants. Cependant, une captation trop importante du carbone lors de la décantation primaire crée un déséquilibre dans le rapport carbone/azote (C/N) qui a pour conséquence une mauvaise élimination de l’azote lors du traitement biologique, ce qui impacte négativement les performances globales de traitement. Un effluent présentant un rapport carbone/azote (C/N) déséquilibré ne peut pas être traité correctement par un procédé de traitement biologique usuel. It is known to integrate into the sludge treatment process, an anaerobic digestion step, allowing the production of biogas directly on the site of the station. The biogas can then be used for various purposes as an energy source. On-site reuse reduces the station's energy impact. The quantity of biogas produced depends in particular on the quantity of carbonaceous pollution captured during a first stage of primary settling of the waste water effluent. The latter can be pushed into the settling tank, in particular by adding coagulants and/or flocculants. However, too much carbon capture during primary settling creates an imbalance in the carbon/nitrogen (C/N) ratio which results in poor nitrogen removal during biological treatment, which negatively impacts overall performance. treatment. An effluent having an unbalanced carbon/nitrogen (C/N) ratio cannot be treated correctly by a usual biological treatment process.
Certaines méthodes de traitement biologique connues de l’état de l’art permettent de traiter de tels effluents. Certain biological treatment methods known to the state of the art make it possible to treat such effluents.
La demande W02012019310 divulgue un procédé de traitement de l’eau usée comportant un traitement biologique avec des bactéries appelées Anammox, qui sont capables d’éliminer les polluants d’un effluent ayant un rapport C/N fortement déséquilibré dans un environnement faiblement oxygéné, ce qui permet de réduire sensiblement les coûts d’aération du bassin. Cependant, l’utilisation d’une population spécifique de bactéries telles que les bactéries Anammox rend ce procédé relativement complexe à mettre en place.Application WO2012019310 discloses a process for treating wastewater comprising a biological treatment with bacteria called Anammox, which are capable of eliminating pollutants from an effluent having a highly unbalanced C/N ratio in a weakly oxygenated environment, this which significantly reduces pool aeration costs. However, the use of a specific population of bacteria such as Anammox bacteria makes this process relatively complex to set up.
Les demandes de brevet FR 2 643 065 et FR 2 516 071 décrivent des procédés de traitement biologique de types « boues activées » comportant deux volumes ou zones distincts : un pour la nitrification en condition aérobie et un pour la dénitrification en condition anoxique. Exposé de l’invention Patent applications FR 2 643 065 and FR 2 516 071 describe biological treatment processes of the “activated sludge” type comprising two distinct volumes or zones: one for nitrification under aerobic conditions and one for denitrification under anoxic conditions. Disclosure of Invention
Il existe un besoin pour perfectionner encore les procédés de traitement des eaux usées, notamment pour bénéficier d’un procédé dont l’impact énergétique global est réduit, voire nul, en particulier un procédé facile à mettre en œuvre, permettant de traiter biologiquement à faible coût tout type d’eau usée urbaine. There is a need to further improve wastewater treatment processes, in particular to benefit from a process whose overall energy impact is reduced, or even zero, in particular a process that is easy to implement, making it possible to treat biologically at low cost any type of urban wastewater.
Résumé de l’invention Summary of the invention
L’invention vise à répondre à ce besoin, et elle y parvient, selon un premier de ses aspects, grâce à un procédé de traitement des eaux usées, comportant les étapes de : The invention aims to meet this need, and it achieves this, according to a first of its aspects, thanks to a process for treating wastewater, comprising the steps of:
(a) décantation de l’eau usée par adjonction de coagulants et/ou floculants à l’eau usée, délivrant en sortie un effluent primaire et une boue primaire, la boue primaire comportant au moins 50% des solides en suspension de l’eau usée, (a) decantation of the waste water by adding coagulants and/or flocculants to the waste water, outputting a primary effluent and a primary sludge, the primary sludge comprising at least 50% of the suspended solids of the water worn,
(b) traitement biologique principal de type « boue activée » de l’effluent primaire, comportant la mise en œuvre d’un procédé de nitrification et dénitrification simultanées à clarification intégrée, délivrant en sortie un effluent traité et une boue biologique, (c) épaississement de la boue primaire et de la boue biologique délivrant en sortie une boue mixte épaissie et un filtrat d’épaississement, (b) main biological treatment of the “activated sludge” type of the primary effluent, comprising the implementation of a simultaneous nitrification and denitrification process with integrated clarification, delivering a treated effluent and a biological sludge at the outlet, (c) thickening the primary sludge and the biological sludge outputting a thickened mixed sludge and a thickening filtrate,
(d) digestion anaérobique de la boue mixte épaissie délivrant en sortie du biogaz et une boue digérée, (d) anaerobic digestion of the thickened mixed sludge delivering biogas and digested sludge as output,
(e) déshydratation de la boue digérée délivrant en sortie une boue déshydratée et un filtrat de déshydratation, et, (e) dewatering the digested sludge outputting a dewatered sludge and a dewatering filtrate, and,
(f) traitement biologique des retours de type « boue activée » du filtrat de déshydratation, comportant la mise en œuvre d’un procédé de nitrification et dénitrification simultanée à clarification intégrée délivrant en sortie un effluent traité de filtrat et une boue biologique de filtrat. (f) biological treatment of “activated sludge” type returns from the dehydration filtrate, comprising the implementation of a simultaneous nitrification and denitrification process with integrated clarification delivering at the outlet a treated filtrate effluent and a biological filtrate sludge.
Par « un procédé de nitrification et dénitrification simultanée », on comprend que la nitrification et la dénitrification, qui ont lieu habituellement de manière séparée, soit par alternance de phases d’aération et d’absence d’aération dans un même bassin, soit dans deux bassins différents ou encore dans deux zones différentes d’un même bassin, ont lieu ici dans un même bassin et dans sensiblement les mêmes conditions, notamment la même concentration d’oxygène dissous. By "a simultaneous nitrification and denitrification process", it is understood that nitrification and denitrification, which usually take place separately, either by alternating phases of aeration and absence of aeration in the same basin, or in two different basins or even in two different zones of the same basin, take place here in the same basin and under substantially the same conditions, in particular the same concentration of dissolved oxygen.
Par « clarification intégrée », on comprend que la clarification est incluse dans une boucle continue dans le temps de circulation hydraulique du traitement biologique de type boue activée, notamment sans reprise par pompage interne de la boue décantée par la clarification. By “integrated clarification”, it is understood that the clarification is included in a continuous loop in the hydraulic circulation time of the biological treatment of the activated sludge type, in particular without recovery by internal pumping of the sludge decanted by the clarification.
Un tel procédé permet de réduire la consommation énergétique du traitement biologique en réduisant la concentration en oxygène dissous dans le bassin biologique par un procédé de nitrification et dénitrification simultanée, et aussi grâce à une clarification intégrée qui permet de se passer d’une étape de recirculation forcée, notamment par pompage, des boues biologiques, ce qui représente une économie énergétique. En plus de l’économie d’énergie réalisée à l’étape biologique, il permet également de réduire la consommation énergétique globale de la station d’épuration en augmentant la quantité de biogaz produite dans le digesteur par augmentation de la quantité de boues primaires. Such a method makes it possible to reduce the energy consumption of the biological treatment by reducing the concentration of dissolved oxygen in the biological basin by a process of simultaneous nitrification and denitrification, and also thanks to an integrated clarification which makes it possible to do without a recirculation step. forced, in particular by pumping, biological sludge, which represents an energy saving. In addition to the energy savings achieved at the biological stage, it also makes it possible to reduce the overall energy consumption of the treatment plant by increasing the quantity of biogas produced in the digester by increasing the quantity of primary sludge.
Un tel procédé permet d’optimiser le volume des ouvrages tout en ayant un traitement simple, efficace et à bilan énergétique et coût réduits. Such a process makes it possible to optimize the volume of the structures while having a simple, efficient treatment with a reduced energy balance and cost.
Le fait que le clarificateur soit intégré réduit également l’encombrement du système de traitement. De préférence, la boue primaire comporte au moins 50% des solides en suspension dans les eaux usées, mieux, au moins 70%. Les solides en suspension sont quantifiés selon le paramètre MES (matières en suspension), selon la Norme NFT-90-105, ou ISO 11923 ou équivalent. Ceci permet d’augmenter le volume de boue primaire pour la digestion, ce qui améliore le bilan énergétique global du procédé. The fact that the clarifier is integrated also reduces the footprint of the treatment system. Preferably, the primary sludge comprises at least 50% of the suspended solids in the waste water, better still at least 70%. Suspended solids are quantified according to the MES parameter (suspended solids), according to Standard NFT-90-105, or ISO 11923 or equivalent. This makes it possible to increase the volume of primary sludge for digestion, which improves the overall energy balance of the process.
De préférence, la boue primaire comporte au moins 20%, mieux, au moins 35%, de la DBO5 (demande biochimique en oxygène pendant 5 jours) de l’eau usée. La DBO5 est évaluée selon la norme NFT-90-103 ou ISO 5815-1 ou équivalent. Preferably, the primary sludge comprises at least 20%, better still at least 35%, of the BOD5 (biochemical oxygen demand for 5 days) of the waste water. The BOD5 is evaluated according to standard NFT-90-103 or ISO 5815-1 or equivalent.
Les coagulants et/ou floculants peuvent être organiques ou inorganiques, synthétiques ou naturels. The coagulants and/or flocculants can be organic or inorganic, synthetic or natural.
De préférence, l’effluent primaire présente un rapport C/N (teneur massique en carbone par rapport à la teneur massique en azote) inférieur ou égal à 12, mieux inférieur ou égal à 10. La teneur massique en carbone est quantifiée par la DCO, exprimée en mg/L d’oxygène (O2), et mesurée selon la norme NFT-90101 ou ISO 15705 ou équivalent. La teneur massique en azote est quantifiée par le NGL (autrement appelé Azote Global), exprimé en mg/L d’azote, somme des teneurs des formes azotées suivantes : nitrites (NO2), mesurées selon la norme NF EN ISO 10304-1 ou équivalent, et nitrates (NOs’), mesurées selon la norme NF EN ISO 10304-1 ou équivalent, azote Kjeldahl (NTK), lui-même correspondant à la somme de l’azote ammoniacal (NH3/NH4+) et de l’azote organique contenus dans l’eau, tous deux mesurées selon la norme NF-EN-25663 ou ISO 5663 ou équivalent. Un tel ratio est caractéristique d’un déséquilibre entre le carbone et l’azote qui réduit les performances du traitement de l’effluent primaire pour un traitement biologique usuel avec nitrification et dénitrification séparée et clarification séparée. Preferably, the primary effluent has a C/N ratio (mass content of carbon relative to mass content of nitrogen) less than or equal to 12, better still less than or equal to 10. The mass content of carbon is quantified by the COD , expressed in mg/L of oxygen (O2), and measured according to standard NFT-90101 or ISO 15705 or equivalent. The nitrogen mass content is quantified by the NGL (otherwise called Global Nitrogen), expressed in mg/L of nitrogen, sum of the contents of the following nitrogenous forms: nitrites (NO2), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent, and nitrates (NOs'), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent, Kjeldahl nitrogen (NTK), itself corresponding to the sum of ammoniacal nitrogen (NH3/NH4 + ) and organic nitrogen contained in the water, both measured according to standard NF-EN-25663 or ISO 5663 or equivalent. Such a ratio is characteristic of an imbalance between carbon and nitrogen which reduces the performance of the treatment of the primary effluent for a usual biological treatment with separate nitrification and denitrification and separate clarification.
De préférence, le traitement biologique principal a lieu dans un unique bassin biologique comportant une zone d’aération et une zone de clarification entre lesquelles une liqueur mixte circule en une boucle continue de circulation sans interruption de phase, l’effluent primaire étant introduit dans la liqueur mixte en circulation entre la zone de clarification et la zone d’aération de l’effluent. Preferably, the main biological treatment takes place in a single biological basin comprising an aeration zone and a clarification zone between which a mixed liquor circulates in a continuous circulation loop without phase interruption, the primary effluent being introduced into the mixed liquor circulating between the clarification zone and the effluent aeration zone.
De préférence, le traitement biologique principal a lieu sans pompage interne de la liqueur mixte ou de la boue biologique entre la zone de clarification et la zone d’aération. Preferably, the main biological treatment takes place without internal pumping of mixed liquor or biological sludge between the clarification zone and the aeration zone.
En variante, le traitement biologique principal peut avoir lieu avec pompage interne de la liqueur mixte ou de la boue biologique entre la zone de clarification et la zone d’aération, notamment un pompage interne fonctionnant avec un débit sensiblement inférieur au débit entrant d’effluent primaire, de préférence fonctionnant avec un débit inférieur à 50% du débit entrant d’effluent primaire. Alternatively, the main biological treatment can take place with internal pumping of the mixed liquor or biological sludge between the clarification zone and the aeration zone, in particular internal pumping operating with a flow rate substantially lower than the incoming flow rate of primary effluent, preferably operating with a flow rate less than 50% of the incoming flow rate of primary effluent.
De préférence, la concentration de la boue biologique dans la zone de clarification est sensiblement homogène dans l’ensemble de ladite zone. Preferably, the concentration of biological sludge in the clarification zone is substantially homogeneous throughout said zone.
De préférence, la concentration de la boue biologique dans la liqueur mixte est homogène et sensiblement identique dans la zone d’aération et dans la zone de clarification. Preferably, the concentration of the biological sludge in the mixed liquor is homogeneous and substantially identical in the aeration zone and in the clarification zone.
Le traitement biologique principal comporte l’aération en continue de la liqueur mixte dans la zone d’aération. The main biological treatment involves the continuous aeration of the mixed liquor in the aeration zone.
L’aération continue peut-être réalisée par un système d’aération plancher couvrant au moins une partie du fond de la zone d’aération, le système d’aération comportant un réseau de diffuseurs d’air pour aérer la liqueur mixte présente dans la zone d’aération. Les diffuseurs d’ air peuvent être repartis uniformément sur au moins une partie du fond du bassin biologique, notamment en lignes espacées régulièrement. The continuous aeration can be carried out by a floor aeration system covering at least part of the bottom of the aeration zone, the aeration system comprising a network of air diffusers to aerate the mixed liquor present in the ventilation area. The air diffusers can be distributed evenly over at least part of the bottom of the biological pond, in particular in regularly spaced lines.
De préférence, le bassin biologique comporte les zones successives suivantes : une zone d’entrée de l’effluent primaire, la zone d’aération, notamment comportant le système d’aération, une zone de dégazage, et la zone de clarification, et la liqueur mixte est entrainée en circulation dans lesdites zones successives en boucle hydraulique, sans interruption de phase. Preferably, the biological basin comprises the following successive zones: a primary effluent inlet zone, the aeration zone, in particular comprising the aeration system, a degassing zone, and the clarification zone, and the mixed liquor is driven in circulation in said successive zones in a hydraulic loop, without phase interruption.
De préférence, la concentration de boue biologique (matières solides en suspension (MLSS)) lors du traitement biologique principal, notamment dans la liqueur mixte présente dans le bassin, est supérieure ou égale à 6 000 mg/L, mieux comprise entre 6 000 et 8 000 mg/L. Preferably, the concentration of biological sludge (suspended solids (MLSS)) during the main biological treatment, in particular in the mixed liquor present in the basin, is greater than or equal to 6000 mg/L, better between 6000 and 8000mg/L.
De préférence, la concentration en oxygène moyen dissous dans la liqueur mixte contenue dans la zone d’aération est inférieure à 0,5 mgCL/L, mieux entre 0,2 et 0,4 mgCL/L, encore mieux entre 0,3 et 0,4 mgCL/L. Une telle concentration en oxygène dissous, plus faible que dans les systèmes à nitrification et dénitrification séparées, permet de réduire le besoin énergétique du procédé. Preferably, the concentration of average dissolved oxygen in the mixed liquor contained in the aeration zone is less than 0.5 mgCL/L, better still between 0.2 and 0.4 mgCL/L, even better still between 0.3 and 0.4mgCL/L. Such a concentration of dissolved oxygen, lower than in systems with separate nitrification and denitrification, makes it possible to reduce the energy requirement of the process.
De préférence, la clarification est lamellaire. La zone de clarification peut comporter un clarifie ateur lamellaire. De préférence, le procédé est dépourvu d’une étape de culture préalable des microorganismes. Preferably, the clarification is lamellar. The clarification zone may comprise a lamellar clarifier. Preferably, the method is devoid of a stage of prior culture of the microorganisms.
De préférence, le traitement biologique principal est dépourvu d’ajout d’une population bactérienne spécifique, et en particulier le traitement biologique principal est dépourvu de bactérie de type Anammox. Preferably, the main biological treatment is devoid of the addition of a specific bacterial population, and in particular the main biological treatment is devoid of bacteria of the Anammox type.
De préférence, le traitement biologique principal se fait sans régulation de la température particulière. Preferably, the main biological treatment is carried out without particular temperature regulation.
De préférence, le traitement biologique principal est réalisé dans un dispositif de traitement biologique tel que décrit dans la demande de brevet US 2017/0096354 incorporé ici par référence. Preferably, the main biological treatment is carried out in a biological treatment device as described in patent application US 2017/0096354 incorporated here by reference.
De préférence, l’épaississement des boues biologiques et primaires se fait dans une bâche à boues. Preferably, the thickening of biological and primary sludge is done in a sludge tank.
De préférence, la boue digérée comporte au moins 4% de solides secs en masse. Preferably, the digested sludge comprises at least 4% dry solids by mass.
De préférence, l’étape (d) de digestion comporte un circuit d’échange thermique entre la boue digérée et la boue mixte épaissie. Ceci permet de réduire la consommation énergétique de l’ensemble en se servant de la chaleur de la boue digérée pour chauffer la boue épaissie entrante. Preferably, the digestion step (d) includes a heat exchange circuit between the digested sludge and the thickened mixed sludge. This makes it possible to reduce the energy consumption of the assembly by using the heat of the digested sludge to heat the incoming thickened sludge.
De préférence, le traitement biologique des retours comporte une ou plusieurs des caractéristiques décrites précédemment en relation avec le traitement biologique principal. Preferably, the biological treatment of the returns includes one or more of the characteristics described above in relation to the main biological treatment.
De préférence, le traitement biologique des retours est identique au traitement biologique principal. Preferably, the biological treatment of the returns is identical to the main biological treatment.
Le filtrat en sortie de la déshydratation peut être envoyé en entrée du traitement biologique principal, le traitement biologique des retours et le traitement biologique principal se faisant alors simultanément dans un même bassin biologique. The filtrate leaving the dehydration can be sent to the main biological treatment input, the biological treatment of the returns and the main biological treatment then taking place simultaneously in the same biological basin.
En variante, le traitement biologique des retours est distinct du traitement biologique principal, notamment a lieu dans un bassin biologique différent de celui du traitement biologique principal. Le traitement biologique des retours peut délivrer en sortie un produit liquide qui est envoyé en entrée du traitement biologique principal. Le traitement biologique des retours peut délivrer en sortie une boue biologique du filtrat qui est mélangée avec la boue biologique issue du traitement biologique principal. De préférence, le procédé comporte une étape de valorisation énergétique d’au moins une partie du biogaz comportant le chauffage de la boue de digestion et/ou au moins un procédé de conversion de l’énergie, notamment choisi parmi : i) La purification du biogaz en biométhane pour son utilisation en biocarburant ou en injection dans le réseau de gaz naturel, ii) la cogénération, iii) le séchage des boues déshydratées, et/ou iv) l’incinération des boues déshydratées. As a variant, the biological treatment of the returns is distinct from the main biological treatment, in particular takes place in a biological basin different from that of the main biological treatment. The biological treatment of the returns can output a liquid product which is sent to the input of the main biological treatment. The biological treatment of the returns can output a biological sludge from the filtrate which is mixed with the biological sludge from the main biological treatment. Preferably, the process comprises a step for energy recovery of at least a portion of the biogas comprising heating the digestion sludge and/or at least one process for converting the energy, in particular chosen from: i) Purifying the biogas into biomethane for use as biofuel or for injection into the natural gas network, ii) cogeneration, iii) drying of dehydrated sludge, and/or iv) incineration of dehydrated sludge.
De préférence, l’effluent traité en sortie du procédé est conforme à la directive européenne n°91-271 et directive Cadre sur l’Eau n°2000-60, à l’arrêté français du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d'assainissement collectif et aux installations d'assainissement non collectif, à l'exception des installations d'assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique inférieure ou égale à 1,2 kg/j de DBO5, ce qui le rend apte à être rejeté dans le milieu naturel sans traitement additionnel. Preferably, the treated effluent at the process outlet complies with European Directive No. 91-271 and Water Framework Directive No. 2000-60, with the French decree of July 21, 2015 relating to sanitation systems collective and non-collective sanitation facilities, with the exception of non-collective sanitation facilities receiving a gross load of organic pollution less than or equal to 1.2 kg/d of BOD5, which makes it suitable for discharge into the natural environment without additional treatment.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen des dessins annexés, sur lequel : The invention can be better understood on reading the detailed description which follows, non-limiting examples of implementation thereof, and on examining the appended drawings, in which:
[Fig 1] La figure 1 est un schéma en blocs représentant un exemple de procédé de traitement d’eau usée selon l’invention, [Fig 1] Figure 1 is a block diagram representing an example of a wastewater treatment process according to the invention,
[Fig 2] La figure 2 est une vue de dessus partielle et schématique d’un exemple de bassin biologique selon l’invention, [Fig 2] Figure 2 is a partial and schematic top view of an example of a biological pond according to the invention,
[Fig 3] La figure 3 illustre de manière partielle et schématique en coupe le système d’aération en fonctionnement de la figure 2, [Fig 3] Figure 3 partially and schematically illustrates in section the aeration system in operation of Figure 2,
[Fig 4] La figure 4 est une vue en coupe partielle et schématique d’un exemple de clarificateur lamellaire intégré au bassin biologique de la figure 3, [Fig 4] Figure 4 is a partial and schematic sectional view of an example of a lamellar clarifier integrated into the biological basin of Figure 3,
[Fig 5] La figure 5 est un schéma en blocs représentant une variante du procédé de traitement des eaux usées selon l’invention, [Fig 5] Figure 5 is a block diagram representing a variant of the wastewater treatment process according to the invention,
[Fig 6] La figure 6 est un schéma en blocs représentant une variante du procédé de traitement des eaux usées selon l’invention, [Fig 6] Figure 6 is a block diagram representing a variant of the wastewater treatment process according to the invention,
[Fig 7] La figure 7 est un schéma en blocs représentant l’étape de valorisation énergétique du biogaz du traitement des eaux usées selon l’invention. Description détaillée [Fig 7] Figure 7 is a block diagram representing the biogas energy recovery step of the wastewater treatment according to the invention. detailed description
On a illustré à la figure 1 un exemple de procédé 1 de traitement d’eau usée selon l’invention. Dans l’exemple considéré, le procédé 1 comporte une étape de décantation primaire 10 de l’eau usée E, délivrant en sortie un effluent primaire 12 et une boue primaire 15 permettant d’extraire une partie des matières solides en suspension de l’eau usée E. L’effluent primaire 12 et la boue primaire 15 obtenus sont ensuite traités séparément comme cela est illustré. L’effluent primaire 12 est traité biologiquement au traitement biologique principal 20 délivrant en sortie un effluent traité 22 et une boue biologique 25. La boue primaire 15 et la boue biologique 25 sont traitées conjointement par un traitement des boues 30 décrit dans la suite. There is illustrated in Figure 1 an example of process 1 for treating waste water according to the invention. In the example considered, the process 1 comprises a stage of primary decantation 10 of the waste water E, delivering at the output a primary effluent 12 and a primary sludge 15 making it possible to extract part of the solid matter in suspension from the water. waste E. The primary effluent 12 and the primary sludge 15 obtained are then treated separately as illustrated. The primary effluent 12 is biologically treated at the main biological treatment 20 delivering a treated effluent 22 and a biological sludge 25 at the output. The primary sludge 15 and the biological sludge 25 are jointly treated by a sludge treatment 30 described below.
Le traitement biologique principal 20 permet notamment d’éliminer la pollution azotée et le reste de la pollution carbonée de l’effluent 12. Certains détails du traitement biologique principal 20 sont décrits ci-après et illustrés aux figures 2 à 4. The main biological treatment 20 makes it possible in particular to eliminate nitrogen pollution and the rest of the carbonaceous pollution from the effluent 12. Certain details of the main biological treatment 20 are described below and illustrated in FIGS. 2 to 4.
La décantation primaire 10 comporte l’ajout de réactifs 105 favorisant la décantation dans un décanteur 100 recevant l’eau usée E. Les réactifs sont des coagulants et/ou des floculants injectés dans l’effluent d’eau usée E. L’ajout de tels réactifs 105 favorise la décantation des matières en suspension dans l’eau usée E. La boue primaire 15 obtenue par cette étape de décantation primaire 10 contient plus de 50%, mieux plus de 70%, des matières en suspension de l’eau usée E. L’effluent primaire 12 obtenu par cette étape de décantation primaire 10 présente une DBO5 réduite de préférence d’au moins 20%, voire d’au moins 35% par rapport à celle de l’eau usée E. La DBO5 est par exemple mesurée selon la norme NET-90-103, la norme ISO 5815-1, ou équivalent. Les matières en suspension (MES) capturées est par exemple quantifié selon la norme NET-90-105, ou ISO 11923, ou équivalent. The primary settling 10 includes the addition of reagents 105 promoting settling in a settling tank 100 receiving the waste water E. The reagents are coagulants and/or flocculants injected into the waste water effluent E. The addition of such reagents 105 promote the settling of the suspended solids in the waste water E. The primary sludge 15 obtained by this primary settling step 10 contains more than 50%, better still more than 70%, of the suspended solids of the used water E. The primary effluent 12 obtained by this primary settling step 10 has a BOD5 preferably reduced by at least 20%, or even by at least 35% compared to that of the waste water E. The BOD5 is by example measured according to NET-90-103, ISO 5815-1, or equivalent. The suspended matter (SS) captured is for example quantified according to standard NET-90-105, or ISO 11923, or equivalent.
L’effluent primaire 12 ainsi obtenu présente un rapport carbone/azote déséquilibré, notamment inférieur à 12. La mesure de la teneur massique en carbone de l’effluent primaire 12, représentée par la DCO, s’effectue selon la norme NET-90101, la norme ISO 15705 ou équivalent. Elle est exprimée en mg O2/L. La teneur massique en azote est quantifiée par le NGL (autrement appelé Azote Global), exprimé en mg/L d’azote, somme des teneurs des formes azotées suivantes : azote Kjeldahl (NTK) correspondant à la somme de l’azote ammoniacal (NtL/NHC) et de l’azote organique contenu dans l’eau, mesurées selon la norme NE-EN-25663 ou ISO 5663 ou équivalent, nitrites (NO2), mesurées selon la norme NF EN ISO 10304-1 ou équivalent, et nitrates (NOs’), mesurées selon la norme NF EN ISO 10304-1 ou équivalent. The primary effluent 12 thus obtained has an unbalanced carbon/nitrogen ratio, in particular less than 12. The measurement of the mass carbon content of the primary effluent 12, represented by the COD, is carried out according to standard NET-90101, ISO 15705 or equivalent. It is expressed in mg O2/L. The nitrogen mass content is quantified by the NGL (otherwise called Global Nitrogen), expressed in mg/L of nitrogen, sum of the contents of the following nitrogenous forms: Kjeldahl nitrogen (NTK) corresponding to the sum of ammoniacal nitrogen (NtL /NHC) and organic nitrogen contained in the water, measured according to standard NE-EN-25663 or ISO 5663 or equivalent, nitrites (NO2), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent, and nitrates (NOs'), measured according to standard NF EN ISO 10304-1 or equivalent.
Le traitement biologique principal 20 s’effectue au sein d’un bassin biologique 200, illustré à la figure 2. Le bassin biologique 200 est de préférence tel que décrit dans la demande de brevet US 2017/0096354. Il comporte : une zone de mélange de l’effluent 210 de l’effluent primaire 12 comportant une ouverture 205 reliée au décanteur par laquelle l’effluent primaire 12 entre, une première zone 220 de mise en vitesse hydraulique de l’effluent sur laquelle la zone de mélange de l’effluent 210 présente une ouverture 215, une zone d’aération 230 où a lieu la nitrification et la dénitrification de l’effluent primaire 12, séparée de la première zone de mise en vitesse hydraulique par une paroi 225 à une de ses extrémités, une première zone de dégazage 235 séparée de la zone d’aération 230 par une paroi 225 à l’autre de l’extrémité de la zone d’aération 230, une deuxième zone de dégazage 240, ouverte sur première zone de dégazage par une ouverture 237, et une zone de clarification 250, notamment lamellaire, permettant d’obtenir l’effluent traité 22 récupérable en surface et la boue biologique 25 circulant au fond vers la zone 210. The main biological treatment 20 is carried out within a biological basin 200, illustrated in FIG. 2. The biological basin 200 is preferably as described in patent application US 2017/0096354. It comprises: a zone for mixing the effluent 210 of the primary effluent 12 comprising an opening 205 connected to the settling tank through which the primary effluent 12 enters, a first zone 220 for setting the hydraulic speed of the effluent on which the effluent mixing zone 210 has an opening 215, an aeration zone 230 where the nitrification and denitrification of the primary effluent 12 takes place, separated from the first hydraulic speed setting zone by a wall 225 at a from its ends, a first degassing zone 235 separated from the aeration zone 230 by a wall 225 at the other end of the aeration zone 230, a second degassing zone 240, open to the first zone of degassing through an opening 237, and a clarification zone 250, in particular lamellar, making it possible to obtain the treated effluent 22 recoverable at the surface and the biological sludge 25 circulating at the bottom towards the zone 210.
La partie de la boue biologique circulante 25, riche en bactéries, facilite un traitement biologique de l’effluent 12 par culture libre, c’est-à-dire sans besoin d’ajouter une population bactérienne spécifique ou de média de fixation pour celles-ci. Elle permet également de diminuer la charge carbonée de l’effluent d’entrée, ce qui facilite le traitement et permet le traitement d’un effluent primaire 12 ayant un ratio C/N déséquilibré. The part of the circulating biological sludge 25, rich in bacteria, facilitates a biological treatment of the effluent 12 by free culture, that is to say without the need to add a specific bacterial population or fixing medium for them. this. It also makes it possible to reduce the carbonaceous load of the inlet effluent, which facilitates the treatment and allows the treatment of a primary effluent 12 having an unbalanced C/N ratio.
Le traitement biologique principal 20 est de type « boue activée ». The main biological treatment 20 is of the “activated sludge” type.
Dans le bassin biologique 200, la liqueur mixte, formé du mélange de l’effluent primaire 12 et de la boue biologique, circule selon les flèches indiquées sur la figure 2 en passant successivement par la zone d’entrée 210, la première zone de mise en vitesse hydraulique 220, la zone d’aération 230, la première zone de dégazage 235, la deuxième zone de dégazage 240 et la zone de clarification 250 et à nouveau dans la zone d’entrée 210. La circulation de la liqueur mixte dans le bassin biologique est maintenue en permanence dans l’ensemble du bassin 200 notamment grâce à un système insufflant de l’air au liquide dans la zone 220. De préférence, la liqueur mixte circule avec une vitesse telle que la boue biologique est maintenue en suspension dans la liqueur mixte sans précipiter. In the biological basin 200, the mixed liquor, formed from the mixture of the primary effluent 12 and the biological sludge, circulates according to the arrows indicated in FIG. hydraulic velocity 220, the aeration zone 230, the first degassing zone 235, the second degassing zone 240 and the clarification zone 250 and again in the inlet zone 210. The circulation of the mixed liquor in the biological basin is permanently maintained throughout the basin 200 in particular thanks to a system blowing air into the liquid in zone 220. Preferably, the mixed liquor circulates with a speed such that the biological sludge is kept in suspension in the mixed liquor without precipitating.
Une telle vitesse de circulation permet de maintenir une concentration en polluants faible dans le liquide. En effet, plus la vitesse de circulation est élevée, plus l’effluent primaire 12 est dilué. Ceci améliore également le traitement de l’effluent primaire 12 en augmentant la quantité de microorganisme mélangés à ce dernier. Such a circulation speed makes it possible to maintain a low concentration of pollutants in the liquid. Indeed, the higher the circulation speed, the more the primary effluent 12 is diluted. This also improves the treatment of the primary effluent 12 by increasing the quantity of microorganisms mixed with the latter.
La zone d’aération 230 comporte un système d’aération 232 illustré sur la figure 2. Ce dernier s’étend dans le fond du bassin biologique 200 et comporte des diffuseurs d’air 236 longitudinaux, régulièrement espacés, formant dans la zone d’aération 230 un tapis d’aération 236 en fond de bassin. Un tel système permet de maintenir une oxygénation du liquide sensiblement uniforme dans toute la zone d’aération 230. The aeration zone 230 comprises an aeration system 232 illustrated in FIG. aeration 230 an aeration mat 236 at the bottom of the pool. Such a system makes it possible to maintain a substantially uniform oxygenation of the liquid throughout the aeration zone 230.
Les diffuseurs 236 sont configurés pour former des colonnes de bulles 237 de tailles sensiblement identiques, tel qu’illustré à la figure 3. The diffusers 236 are configured to form columns of bubbles 237 of substantially identical sizes, as shown in Figure 3.
La concentration d’oxygène dissous (DO) moyen obtenu dans la zone d’aération est compris entre 0,2 et 0,4 mg/L. Ce faible taux d’oxygénation présente plusieurs avantages détaillés dans la suite, notamment la bonne croissance des bactéries. The average dissolved oxygen (DO) concentration obtained in the aeration zone is between 0.2 and 0.4 mg/L. This low oxygenation rate has several advantages detailed below, including the good growth of bacteria.
La nitrification, et dénitrification de l’effluent primaire 12 s’effectuent au sein de la zone d’aération 230. The nitrification and denitrification of the primary effluent 12 take place within the aeration zone 230.
Les méthodes classiques de traitement biologique de l’eau usée comportent généralement une phase de nitrification, suivie d’une phase de dénitrification, soit par alternance dans le temps, ou dans des bassins différents. Conventional methods of biological wastewater treatment generally include a nitrification phase, followed by a denitrification phase, either by alternation over time, or in different basins.
Durant l’étape classique de nitrification, l’ammonium NELC présent dans l’effluent est transformé en présence d’oxygène par oxydation enzymatique en nitrite NO2' (réaction de nitritation) qui est par la suite converti en nitrate NO3' (réaction de nitratation), sous l’influence de bactéries dites autotrophes. During the standard nitrification step, the ammonium NELC present in the effluent is transformed in the presence of oxygen by enzymatic oxidation into nitrite NO2' (nitrification reaction) which is then converted into nitrate NO3' (nitrification reaction ), under the influence of so-called autotrophic bacteria.
Durant l’étape classique de dénitrification, le nitrate NOï est réduit en nitrite NO2' qui sont par la suite éliminés par transformation en diazote N2, en présence d’élément carboné, sous l’influence de bactéries dites hétérotrophes. During the classic denitrification step, the nitrate NOi is reduced to nitrite NO2' which is then eliminated by transformation into dinitrogen N2, in the presence of a carbonaceous element, under the influence of so-called heterotrophic bacteria.
Dans le procédé de la présente invention, l’oxygénation faible du bassin créé un gradient d’oxygène dans les flocs de l’extérieur vers le centre de ces derniers, la surface des flocs étant plus oxygénée que le centre, ce qui permet une nitrification en surface et une dénitrification au centre des flocs, ces deux réactions se faisant simultanément au niveau d’un même floc. In the method of the present invention, the low oxygenation of the basin creates an oxygen gradient in the flocs from the outside towards the center of the latter, the surface of the flocs being more oxygenated than the center, which allows nitrification on the surface and a denitrification in the center of the flocs, these two reactions taking place simultaneously at the level of the same floc.
De préférence, le clarificateur 250 est lamellaire, ce qui permet de réduire la surface d’ouvrage nécessaire à la décantation. Preferably, the clarifier 250 is lamellar, which makes it possible to reduce the surface area required for settling.
Le clarificateur 250 comporte par exemple plusieurs couches de cellules de séparation effluent/boue, notamment, comme illustré à la figure 4, une pluralité de tubes parallèles inclinés 252 portés par des lamelles inclinées 254 maintenue par une plateforme de support ajourée 256. Cette structure permet d’améliorer la sédimentation de la boue biologique 25. La totalité de la boue biologique sédimentée, est maintenue en circulation dans le bassin par l’entraînement hydraulique en fond de clarificateur. Des éléments 258 permettent une répartition homogène de la boue dans la longueur de la section de clarification. The clarifier 250 comprises for example several layers of effluent/sludge separation cells, in particular, as illustrated in FIG. 4, a plurality of inclined parallel tubes 252 carried by inclined slats 254 held by an openwork support platform 256. to improve the sedimentation of the biological sludge 25. All of the sedimented biological sludge is kept in circulation in the basin by the hydraulic drive at the bottom of the clarifier. Elements 258 allow a homogeneous distribution of the sludge along the length of the clarification section.
L’eau traitée est récupérée en surface du clarificateur par des goulottes 259.The treated water is recovered from the surface of the clarifier by chutes 259.
Les tailles des lamelles 252 et des tubes 254, l’espacement entre les lamelles 252 et les tubes 254, et l’angle d’inclinaison sont calculés selon des lois physiques connues de l’état de l’art pour optimiser la vitesse d’évacuation gravitaire de la boue décantée, tout en évitant l’accumulation des boues. The sizes of the slats 252 and the tubes 254, the spacing between the slats 252 and the tubes 254, and the angle of inclination are calculated according to known physical laws of the state of the art to optimize the speed of gravity evacuation of the settled sludge, while avoiding the accumulation of sludge.
Une partie des boues biologiques 25 peut être extraite du bassin biologique 200 pour être envoyée avec les boues primaires pour traitement. Part of the biological sludge 25 can be extracted from the biological basin 200 to be sent with the primary sludge for treatment.
Comme illustré à la figure 1, le procédé comporte une étape d’épaississement 70 de la boue biologique 25 et de la boue primaire 15 avant la digestion 40, notamment dans une bâche à boue 700, délivrant en sortie une boue mixte épaissie 72 et un filtrat d’épaississement 75. As illustrated in FIG. 1, the method comprises a step 70 of thickening the biological sludge 25 and the primary sludge 15 before digestion 40, in particular in a mud tank 700, delivering at the outlet a thickened mixed sludge 72 and a thickening filtrate 75.
Le procédé 1 comporte une étape de digestion anaérobique 40 de la boue mixte épaissie 72 dans un digesteur anaérobique 400, délivrant en sortie une boue digérée 42 et produisant du biogaz 45. Method 1 comprises a step of anaerobic digestion 40 of the thickened mixed sludge 72 in an anaerobic digester 400, outputting a digested sludge 42 and producing biogas 45.
La boue digérée 42 est par la suite déshydratée lors d’une étape de déshydratation 50 dans un dispositif de déshydratation 500 délivrant en sortie un filtrat de déshydratation 52 et une boue déshydratée 55. Le filtrat de déshydratation 52 est soumis à une étape de traitement biologique des retours 60, notamment identique au traitement biologique principal 20, dans un bassin biologique 600 délivrant en sortie un effluent de filtrat traité 62 et une boue de filtrat biologique 65. L’effluent traité issu du traitement biologique des retours 60 est dirigé vers la file de traitement biologique principal 20. L’effluent traité 22 issu du traitement biologique principal 20 est restituable au milieu naturel, ou envoyé vers un traitement tertiaire, pour la conformité à la directive européenne n°91-271 et directive Cadre sur l’Eau n°2000-60. The digested sludge 42 is subsequently dehydrated during a dehydration step 50 in a dehydration device 500 delivering as output a dehydration filtrate 52 and a dehydrated sludge 55. The dehydration filtrate 52 is subjected to a biological treatment step returns 60, in particular identical to the main biological treatment 20, in a biological basin 600 delivering at the outlet a treated filtrate effluent 62 and a biological filtrate sludge 65. The treated effluent from the biological treatment of the returns 60 is directed to the main biological treatment line 20. The treated effluent 22 from the main biological treatment 20 can be returned to the natural environment, or sent to a tertiary treatment, for compliance with European Directive n°91-271 and Water Framework Directive n°2000-60.
Le filtrat d’épaississement 75 issu de l’étape 70 peut être retourné avec l’effluent d’eaux usées E en entrée de la décantation primaire 10, ce qui permet de capter les matières en suspension qu’il contient. La boue mixte épaissie 72 délivrée en sortie de l’étape d’épaississement 70 est envoyée au digesteur anaérobique 400 tel que décrit précédemment. The thickening filtrate 75 from step 70 can be returned with the wastewater effluent E at the inlet of the primary settling 10, which makes it possible to capture the suspended solids it contains. The thickened mixed sludge 72 delivered at the outlet of the thickening stage 70 is sent to the anaerobic digester 400 as described previously.
Le traitement biologique des retours 60 peut être mise en œuvre de différentes façons. The biological processing of returns 60 can be implemented in different ways.
Dans un exemple de mise en œuvre, et comme illustré à la figure 5, le filtrat de déshydratation 52 est envoyé en entrée du bassin biologique 200 avec l’effluent primaire 12, le traitement biologique des retours 60 correspond alors au traitement biologique principal 20. Il est par exemple rajouté à l’effluent 12 avant son entrée dans le bassin 200. In an exemplary implementation, and as illustrated in Figure 5, the dehydration filtrate 52 is sent to the inlet of the biological basin 200 with the primary effluent 12, the biological treatment of the returns 60 then corresponds to the main biological treatment 20. It is for example added to the effluent 12 before it enters the basin 200.
Dans la variante illustrée à la figure 6, le filtrat de déshydratation 52 est traité au cours de l’étape 60 dans un bassin 600 différent du bassin biologique 200 de l’effluent 12. Le traitement biologique des retours peut être sensiblement identique à celui effectué dans le bassin 200, c’est-à-dire de type à boue activée, et comportant, entre autres, une nitrification et dénitrification simultanée au sein d’une zone faiblement aérée, et une clarification intégrée au bassin. In the variant illustrated in FIG. 6, the dehydration filtrate 52 is treated during step 60 in a basin 600 different from the biological basin 200 of the effluent 12. The biological treatment of the returns can be substantially identical to that carried out in the basin 200, that is to say of the activated sludge type, and comprising, among other things, simultaneous nitrification and denitrification within a weakly aerated zone, and clarification integrated into the basin.
Dans cet exemple, le traitement biologique des retours 60 délivre en sortie un effluent traité 62, qui est par exemple retourné avec l’effluent 12 en entrée du traitement biologique principal 20. Une boue biologique du filtrat 65 est par ailleurs aussi délivrée en sortie, qui peut être mélangée avec la boue biologique 25 issue du traitement biologique principal 20, comme illustré à la figure 7. In this example, the biological treatment of the returns 60 outputs a treated effluent 62, which is for example returned with the effluent 12 at the input of the main biological treatment 20. A biological sludge of the filtrate 65 is also output, which can be mixed with the biological sludge 25 from the main biological treatment 20, as shown in Figure 7.
Le procédé 1 comporte par exemple une étape de valorisation énergétique 70 du biogaz 45 produit par le digesteur anaérobique à l’étape 40 de digestion des boues. Comme illustré à la figure 7, le biogaz peut être utilisé pour chauffer à l’étape 81 la boue épaissie 72 lors de la digestion anaérobique 40. Le biogaz 45 peut de plus, ou en alternative au chauffage de la boue mixte, aider à l’étape 82 au séchage ou à l’incinération des boues déshydratées 55, et/ou être utilisé pour de nombreuses applications énergétiques 84, par exemple pour produire de l’électricité 840, du biométhane 842, du biocarburant 844, ou tout autre type d’application adaptée à l’utilisation de biogaz. The method 1 comprises for example a step 70 of energy recovery of the biogas 45 produced by the anaerobic digester in the step 40 of sludge digestion. As illustrated in Figure 7, the biogas can be used to heat in step 81 the thickened sludge 72 during the anaerobic digestion 40. The biogas 45 can additionally, or as an alternative to the heating of the mixed sludge, help to step 82 to the drying or incineration of dewatered sludge 55, and/or be used for numerous energy applications 84, for example for produce electricity 840, biomethane 842, biofuel 844, or any other type of application adapted to the use of biogas.
Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux exemples qui viennent d’être décrits. Par exemple, d’autres méthodes peuvent venir en complément de l’ajout de floculants ou coagulants durant la décantation primaire 10 pour augmenter la capture des matières en suspension ; on peut par exemple utiliser un clarificateur lamellaire, ou tout autre dispositif approprié. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described. For example, other methods can complement the addition of flocculants or coagulants during primary settling 10 to increase the capture of suspended solids; one can for example use a lamellar clarifier, or any other appropriate device.
Les zones du bassin biologique 200 peuvent être de formes et tailles variées, et réparties différemment que dans l’exemple décrit plus haut. The zones of the biological basin 200 can be of various shapes and sizes, and distributed differently than in the example described above.
Les diffuseurs d’air 236 peuvent être repartis dans le bassin biologique 200 selon toute disposition qui permet une aération uniforme de la zone 230. The air diffusers 236 can be distributed in the biological basin 200 according to any arrangement that allows uniform aeration of the zone 230.

Claims

Revendications Claims
1. Procédé (1) de traitement des eaux usées, comportant les étapes de : 1. Process (1) for treating waste water, comprising the steps of:
(a) décantation (10) de l’eau usée par adjonction de coagulants et/ou floculants (105) à l’eau usée, délivrant en sortie un effluent primaire (12) et une boue primaire (15), la boue primaire (15) comportant au moins 50% des solides en suspension dans l’eau usée, (a) settling (10) of the waste water by adding coagulants and/or flocculants (105) to the waste water, delivering at the outlet a primary effluent (12) and a primary sludge (15), the primary sludge ( 15) containing at least 50% of the suspended solids in the waste water,
(b) traitement biologique principal (20) de type « boue activée » de l’effluent primaire (12), comportant la mise en œuvre d’un procédé de nitrification et dénitrification simultanées à clarification intégrée, la clarification étant incluse dans une boucle continue dans le temps de circulation hydraulique du traitement biologique de type « boue activée », délivrant en sortie un effluent traité (22) et une boue biologique (25), la nitrification et la dénitrification ayant lieu dans un même bassin et dans sensiblement les mêmes conditions, (b) main biological treatment (20) of the “activated sludge” type of the primary effluent (12), comprising the implementation of a simultaneous nitrification and denitrification process with integrated clarification, the clarification being included in a continuous loop in the hydraulic circulation time of the biological treatment of the "activated sludge" type, delivering a treated effluent (22) and a biological sludge (25) at the outlet, the nitrification and the denitrification taking place in the same basin and under substantially the same conditions ,
(c) épaississement (70) de la boue primaire (15) et de la boue biologique (25) délivrant en sortie une boue mixte épaissie (72) et un filtrat d’épaississement (75),(c) thickening (70) the primary sludge (15) and the biological sludge (25) outputting a thickened mixed sludge (72) and a thickening filtrate (75),
(d) digestion anaérobique (40) de la boue mixte épaissie (72) délivrant en sortie du biogaz (45) et une boue digérée (42), (d) anaerobic digestion (40) of the thickened mixed sludge (72) outputting biogas (45) and a digested sludge (42),
(e) déshydratation (50) de la boue digérée (42) délivrant en sortie une boue déshydratée (55) et un filtrat de déshydratation (52), et, (e) dewatering (50) the digested sludge (42) outputting dewatered sludge (55) and dewatering filtrate (52), and,
(f) traitement biologique des retours (60) de type « boue activée » du filtrat de déshydratation (52), comportant la mise en œuvre d’un procédé de nitrification et dénitrification simultanée à clarification intégrée, la clarification étant incluse dans une boucle continue dans le temps de circulation hydraulique du traitement biologique de type « boue activée », délivrant en sortie un effluent traité de filtrat (62) et une boue biologique de filtrat (65), la nitrification et la dénitrification ayant lieu dans un même bassin et dans sensiblement les mêmes conditions. (f) biological treatment of the "activated sludge" type returns (60) of the dehydration filtrate (52), comprising the implementation of a simultaneous nitrification and denitrification process with integrated clarification, the clarification being included in a continuous loop in the hydraulic circulation time of the biological treatment of the "activated sludge" type, delivering at the outlet a treated filtrate effluent (62) and a biological filtrate sludge (65), the nitrification and the denitrification taking place in the same basin and in substantially the same conditions.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la boue primaire (12) comporte au moins 50%, mieux, au moins 70%, des solides en suspension dans les eaux usées et/ou au moins 20%, mieux, au moins 35%, de la DBO5 de l’eau usée. 2. Method according to claim 1, in which the primary sludge (12) comprises at least 50%, better, at least 70%, of the suspended solids in the waste water and/or at least 20%, better, at least 35 %, of the BOD5 of the waste water.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’effluent primaire (15) présente un rapport C/N inférieur ou égal à 12, mieux inférieur ou égal à 10. 3. Process according to any one of the preceding claims, in which the primary effluent (15) has a C/N ratio of less than or equal to 12, better still less than or equal to 10.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement biologique principal (20) a lieu dans un unique bassin biologique (200) comportant une zone d’aération (230) et une zone de clarification (250) entre lesquelles une liqueur mixte circule en une boucle continue de circulation sans interruption de phase, l’effluent primaire (12) étant introduit dans la liqueur mixte en circulation entre la zone de clarification et la zone d’aération de l’effluent. 4. Method according to any one of the preceding claims, in which the main biological treatment (20) takes place in a single biological basin (200) comprising an aeration zone (230) and a clarification zone (250) between which a mixed liquor circulates in a continuous circulation loop without phase interruption, the primary effluent (12) being introduced into the mixed liquor circulating between the clarification zone and the effluent aeration zone.
5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le traitement biologique principal (20) a lieu sans pompage interne de la liqueur mixte ou de la boue biologique (25) entre la zone de clarification (250) et la zone d’aération (230). 5. Method according to the preceding claim, in which the main biological treatment (20) takes place without internal pumping of the mixed liquor or biological sludge (25) between the clarification zone (250) and the aeration zone (230). ).
6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le traitement biologique principal (20) a lieu avec pompage interne de la liqueur mixte ou de la boue biologique (25) entre la zone de clarification (250) et la zone d’aération (230), notamment un pompage interne fonctionnant avec un débit sensiblement inférieur au débit entrant d’effluent primaire, de préférence fonctionnant avec un débit inférieur à 50% du débit entrant d’effluent primaire. 6. Process according to claim 4, in which the main biological treatment (20) takes place with internal pumping of the mixed liquor or biological sludge (25) between the clarification zone (250) and the aeration zone (230). ), in particular internal pumping operating with a flow rate substantially lower than the incoming flow rate of primary effluent, preferably operating with a flow rate less than 50% of the incoming flow rate of primary effluent.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le traitement biologique principal (20) comporte l’aération en continue de la liqueur mixte dans la zone d’aération (230), en particulier par un système d’aération plancher (232) couvrant au moins une partie du fond de la zone d’aération (230) comportant un réseau de diffuseurs d’air (236) pour aérer la liqueur mixte présente dans la zone d’aération (230). 7. Method according to any one of claims 4 to 6, in which the main biological treatment (20) comprises the continuous aeration of the mixed liquor in the aeration zone (230), in particular by a system of aeration floor (232) covering at least part of the bottom of the aeration zone (230) comprising an array of air diffusers (236) to aerate the mixed liquor present in the aeration zone (230).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel la concentration en oxygène moyen dissous dans la liqueur mixte contenue dans la zone d’aération (230) est inférieure à 0,5 mgC /L, mieux entre 0,2 et 0,4 mgC /L, encore mieux entre 0,3 et 0,4 mgCWL. 8. Process according to any one of claims 4 to 7, in which the average dissolved oxygen concentration in the mixed liquor contained in the aeration zone (230) is less than 0.5 mgC/L, better still between 0, 2 and 0.4 mgC/L, even better between 0.3 and 0.4 mgCWL.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la concentration de boue biologique lors du traitement biologique principal (20) est supérieure ou égale à 6000 mg/L, mieux comprise entre 6000 et 8 000 mg/L. 9. Method according to any one of the preceding claims, in which the concentration of biological sludge during the main biological treatment (20) is greater than or equal to 6000 mg/L, better between 6000 and 8000 mg/L.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la clarification intégrée est lamellaire. 10. Process according to any one of the preceding claims, in which the integrated clarification is lamellar.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement biologique des retours (60) est identique au traitement biologique principal (20), notamment a lieu dans un même bassin biologique (200). 11. Method according to any one of the preceding claims, in which the biological treatment of the returns (60) is identical to the main biological treatment (20), in particular takes place in the same biological basin (200).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtrat de digestion (52) en sortie de la déshydratation (50) est envoyé en entrée du traitement biologique principal (20). 12. Method according to any one of the preceding claims, in which the digestion filtrate (52) at the outlet of the dehydration (50) is sent to the inlet of the main biological treatment (20).
13. Procédé selon l’une quelconque des revendication 1 à 10, dans lequel le traitement biologique des retours (60) est distinct du traitement biologique principal (20), notamment a lieu dans un bassin biologique (600) différent de celui du traitement biologique principal (20). 13. Method according to any one of claims 1 to 10, in which the biological treatment of the returns (60) is separate from the main biological treatment (20), in particular takes place in a biological basin (600) different from that of the biological treatment main (20).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape de valorisation énergétique d’au moins une partie du biogaz (80) comportant le chauffage de la boue de digestion (81) et/ou au moins un procédé de conversion de l’énergie, notamment choisie parmi : 14. Method according to any one of the preceding claims, comprising a step of energy recovery from at least part of the biogas (80) comprising the heating of the digestion sludge (81) and/or at least one method of converting energy, in particular chosen from:
(i) La purification du biogaz pour son utilisation en biocarburant ou en injection dans le réseau de gaz naturel (844), (i) The purification of biogas for its use as biofuel or for injection into the natural gas network (844),
(ii) La cogénération (840), (ii) Cogeneration (840),
(iii) Le séchage des boues déshydratées (82), et/ou (iii) Drying of dewatered sludge (82), and/or
(iv) L’incinération des boues déshydratées (842). (iv) Incineration of dewatered sludge (842).
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’effluent traité (22, 62) est conforme à la directive européenne n°91-271 et directive Cadre sur F Eau n°2000-60, à l’arrêté français du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d'assainissement collectif et aux installations d'assainissement non collectif, à l'exception des installations d'assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique inférieure ou égale à 1,2 kg/j de DBO5, ce qui le rend apte à être rejeté dans le milieu naturel sans traitement additionnel. 15. Process according to any one of the preceding claims, in which the treated effluent (22, 62) complies with European directive no. 91-271 and Water Framework directive no. of July 21, 2015 relating to collective sanitation systems and non-collective sanitation facilities, with the exception of non-collective sanitation facilities receiving a gross load of organic pollution less than or equal to 1.2 kg/d of BOD5, which makes it suitable for discharge into the natural environment without additional treatment.
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