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WO2000048950A1 - Perfectionnements apportes a l'epuration des eaux residuaires par boues activees - Google Patents

Perfectionnements apportes a l'epuration des eaux residuaires par boues activees Download PDF

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Publication number
WO2000048950A1
WO2000048950A1 PCT/FR2000/000260 FR0000260W WO0048950A1 WO 2000048950 A1 WO2000048950 A1 WO 2000048950A1 FR 0000260 W FR0000260 W FR 0000260W WO 0048950 A1 WO0048950 A1 WO 0048950A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
activated sludge
aeration
separator
reactor
minutes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2000/000260
Other languages
English (en)
Inventor
Bruno Mauguin
Claude Lebert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suez International SAS
Original Assignee
Degremont SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Degremont SA filed Critical Degremont SA
Priority to AU23025/00A priority Critical patent/AU2302500A/en
Publication of WO2000048950A1 publication Critical patent/WO2000048950A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to improvements made to processes for the purification of waste water by activated sludge using a stage of treatment by activated sludge followed by a stage of separation of suspended solids.
  • the purification of waste water, whether of industrial or urban origin, by activated sludge, is a technique well known to those skilled in the art.
  • the processes implemented in this technique essentially comprise a phase of bringing the water to be purified into contact with a bacterial flock in the presence of oxygen (activated sludge pool), followed by a phase of separation of the floc (separator or clarifier ).
  • FR-A-2 313 322 describes a continuous process for the treatment, by activated sludge, of contaminated waste water, using aeration before decanting.
  • the objective sought in this publication is to avoid an anaerobic disease which inevitably prevails in enclosures containing large quantities of sludge.
  • US-A-5 268 094 also relates to a separation of the sludge by decantation, preceded by an aeration step in order to avoid the sludge flotation.
  • the commissioning of the aeration step ensures correct biological functioning of the equipment using activated sludge, to ensure oxygenation proper, with or without anoxic denitrification phases and above all by avoiding sludge flotation, frequent in the case of waters with a high nitrogen pollution content.
  • DE-A-39 00153 describes a stirring and flocculation system in a purification of waste water using steps of aeration, aerated flocculation and decantation.
  • the final clarifier is a simple device, which consumes little energy (it requires raising the water of the order of a few centimeters) but whose reliability is limited since a biological dysfunction can induce an exaggerated development of the volume of sludge present in the works (activated sludge tank and clarifier).
  • a biological dysfunction can induce an exaggerated development of the volume of sludge present in the works (activated sludge tank and clarifier).
  • We are aware of the problems posed by the dysfunction of biological purification plants which can result in a sudden drop in the quality of purified water, in particular by an abundance due to the development of filamentous bacteria, settling very slowly and thickening poorly or by foaming resulting in the development of a more or less thick foam on the surface of the aeration tank.
  • activate sludge + clarifier has the advantage of a low energy cost of raising the water to be treated (a few centimeters) but that it has the drawback of not making it possible to achieve a high and permanent level of the quality of the treated water since the final clarifier cannot satisfactorily resolve the problems arising from biological dysfunctions.
  • the so-called “tertiary filtration” technique is sometimes used, which consists in using a battery of sand filters placed downstream of the clarifier.
  • This known technique makes it possible to carry out effective filtration with regard to the reduction of peaks in the concentration of suspended solids, but this advantage is obtained at the cost of high energy consumption due to an increase in the water to be treated of the order of the meter.
  • this technique requires periodic washing of the filters, which induces constraints which can be very significant during periods of biological dysfunction.
  • this BRM sector (activated sludge + separation membrane by micro-filtration or ultra-filtration) has the advantage of achieving a high and permanent level of the quality of the treated water but the disadvantage of an energy cost Student.
  • FR-A-2 764 8178 another biological process for treating waste water using a pool of activated sludge and a separator comprising filtration plates with textile support, such as in particular textile membranes.
  • This technique is generally known under the name of "Textile Bioreactor" or BRT.
  • the filtration medium used in the implementation of this technique is a commercially available textile medium, having mesh openings of the order of a few microns to a few tens of microns, which generally provides:
  • the concentration of suspended matter in the treated water (or filtrate) may vary and exceed the values required by administrative regulations (generally 30 mg / l in Europe).
  • the BRT sector (activated sludge + textile separation membranes) has the advantage of an energy cost of raising the water to be treated limited to a few centimeters, but it does not make it possible to reach a high level and quality of the treated water, due to fluctuating concentrations of suspended matter and sometimes higher than the values currently required by administrative regulations, this disadvantage being able to become even more important in the event that the administrative standards in this area could evolve towards increased requirements.
  • the technical problem solved by the invention lies in obtaining qualities of filtrate (treated water) conforming to the values resulting from increased requirements from the environmental authorities and a limitation raising the water to be treated to a few centimeters, in order to limit energy consumption to its lowest level.
  • the solution provided to this problem by the present invention resides in a process for the purification of waste water by activated sludge using a stage of treatment by activated sludge followed by a stage of separation by filtration of suspended solids, characterized in that the activated sludge, before it passes through the separation stage by filtration, is subjected to aeration for a period of the order of a few minutes to a few tens of minutes.
  • the residence time of the activated sludge in the aeration step is greater than ten minutes, preferably greater than 30 minutes and generally less than 3 hours.
  • a subject of the present invention is also a device for implementing the method as specified above, this device comprising an activated sludge reactor and a separator, of the textile separator or membrane type, characterized in that it further comprises aeration means through which pass the activated sludge during the transfer from said reactor to said separator.
  • said aeration means can be internal or external to said reactor, they can for example be installed in the separator.
  • the present holder has highlighted an unexpected phenomenon: prior aeration of the activated sludge, during a period of the order of a few minutes to a few tens of minutes, induces a significant reduction in the concentration of suspended solids of the filtrates obtained during of the separation step, by filtration through textile membranes.
  • the characteristic that an aeration is carried out before a filtration step, on a textile separator or with membranes has the aim of increasing the redox potential of the liquor during treatment, which results in a variation of the Zeta potential making it possible to obtain a cohesion of the sludge much more favorable to filtration, a much more gradual clogging of the membranes and a significant increase in the specific flow rate (expressed in lm "2 , h ′ 1 ) of the textile membrane.
  • a textile separator 2 comprising filtration plates 3 of 0.135 m 2 , produced according to the provisions claimed in French patent application No. 98 03 197 filed on March 16, 1998 by the present owner and entitled "Improvements to separation equipment solid-liquid, in particular for the biological purification of waste water ", equipped with a fabric having a mesh size of 20 microns, which separate the activated sludge into a filtrate (treated water) and a concentrate which is returned to reactor 1;
  • turbidimeter 6 which continuously records the turbidity of the treated water.
  • the reactor 1 was aerated (nitrification period);
  • FIG. 2 of the appended drawings one can see the recording of the measurements of turbidity and REDOX potential of the treated water, carried out during these periods of alternating aeration.
  • the periods of aeration and anoxia (absence of aeration) of reactor 1 have been indicated (slots arranged on the left side of FIG. 2).
  • the time axis is oriented from bottom to top. Examination of this figure shows that the turbidity of the treated water oscillates over time, with a periodicity identical to that of aeration. It is also noted that the turbidity decreases during periods of aeration and that it increases during periods of anoxia. There is a slight difference of a few minutes between the turbidity oscillations and the aeration / anoxia phases, corresponding to the transit time of the activated sludge between the reactor 1 and the textile separator 2.
  • FIG. 3 of the accompanying drawings is a representation similar to that of Figure 2, that is to say a recording of the turbidity and the REDOX potential made during this second test.
  • the turbidity of the treated water oscillates over time, with a periodicity identical to that of aeration: the periods of aeration correspond to the periods of decrease in turbidity of the treated water.
  • the concentrations of suspended matter in the treated water varied from 20 to 30 mg / l, i.e. a crest-to-trough factor of 1.5.
  • FIG. 4 of the appended drawings is a recording of the turbidity and REDOX potential measurements of the treated water carried out during a test during which an aeration period was extended for nine hours. We see that the turbidity decreased during this period from 20 to 13 mg / l, a crest-to-trough factor of 1.5.
  • FIG. 5 of the appended drawings is a recording of the measurements of turbidity and REDOX potential of the treated water carried out during a test during which an anoxia period was prolonged for 4 hours. It can be seen that the turbidity increased during this period from 10 to 19 mg / l, ie a crest-to-trough factor of 1.9.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment of the invention in which the activated sludge basin has been arranged so that it comprises an aerated zone in which the residence time of the activated sludge is greater 10 minutes, preferably more than 30 minutes (or a time such that the REDOX potential is greater than a minimum value).
  • the textile separator 2 consists of filtration plates equipped with a fabric with pass-through mesh of 0.2 to 100 microns, of preferably 10 to 30 microns.
  • the reference 7 designates the continuous aeration zone of the activated sludges before their transfer to the textile separator 2.
  • the reference 8 designates the inlet of the raw water and the reference 9 the return of the concentrated sludges at the top of the activated sludge tank 1.
  • FIG. 8 applies to the case of an activated sludge pool 1 operating in alternating aeration (case of the first test described above).
  • the activated sludge can be removed during the final phase of the aeration periods so as to obtain filtrates which always have a turbidity corresponding to the minimum of the curve in FIG. 2.
  • the separator 2 can be put into service from a minimum threshold of REDOX potential.
  • the invention can be implemented by providing an intermediate ventilation between the activated sludge tank 1 and the separator 2.
  • this middle ventilation is obtained by a separate aerated tank 13 to which the activated sludge from the tank 1 is delivered, the residence time of this sludge in the aerated tank being of the order of 10 minutes to 3 hours.
  • the intermediate ventilation can be obtained by the use of oxygen dissolution means, for example of the hydro-ejector, static mixer or liquid gas contactor type. It is also possible to size the separator so as to obtain the minimum residence time for this intermediate ventilation.

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Abstract

Procédé d'épuration d'eaux résiduaires par boues activées mettant en oeuvre une étape de traitement par boues activées suivie d'une étape de séparation par filtration des matières en suspension, caractérisé en ce que les boues activées, avant leur passage dans l'étape de séparation par filtration sont soumises à une aération durant une période de l'ordre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes.

Description

Perfectionnements apportés à l'épuration des eaux résiduaires par boues activées
La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux procédés d'épuration d'eaux résiduaires par boues activées mettant en oeuvre une étape de traitement par boues activées suivie d'une étape de séparation des matières en suspension.
On sait que, dans une filière d'épuration par boues activées, il n'est pas possible d'atteindre un niveau élevé et permanent d'épuration des eaux résiduaires (urbaines et industrielles), notamment en terme de concentration en matières en suspension, en limitant le relèvement de l'eau à traiter (donc le coût énergétique) à quelques centimètres.
L'épuration des eaux résiduaires, qu'elles soient d'origine industrielle ou urbaine, par boues activées, est une technique bien connue de l'homme de l'art. Les procédés mis en oeuvre dans cette technique comportent essentiellement une phase de mise en contact de l'eau à épurer avec un floc bactérien en présence d'oxygène (bassin de boues activées), suivie par une phase de séparation du floc (séparateur ou clarificateur).
II existe de nombreuses publications qui se réfèrent à des procédés mettant en oeuvre une séparation des boues par décantation (clarification) précédée d'une aération.
FR-A-2 313 322 décrit un procédé continu de traitement, par une boue activée, d'une eau residuaire contaminée, mettant en oeuvre une aération avant d'effectuer une décantation. L'objectif recherché dans cette publication est d'éviter une anaérobiose qui sévit immanquablement dans des enceintes renfermant de grandes quantités de boues. US-A-5 268 094 concerne également une séparation des boues par décantation, précédée d'une étape d'aération afin d'éviter la flottation des boues. La mise en service de l'étape d'aération permet ici d'assurer un fonctionnement biologique correct des équipements mettant en oeuvre des boues activées, pour en assurer l'oxygénation proprement dite, avec ou sans phases anoxiques de dénitrification et surtout en évitant une flottation des boues, fréquente dans le cas des eaux à forte teneur en pollution azotée.
DE-A-39 00153 décrit un système d'agitation et de floculation dans une épuration d'eaux résiduaires mettant en oeuvre des étapes d'aération, de floculation aérée et de décantation.
Dans ces dispositifs selon la technique antérieure, le clarificateur final est un dispositif simple, qui consomme peu d'énergie (il nécessite un relèvement de l'eau de l'ordre de quelques centimètres) mais dont la fiabilité est limitée étant donné qu'un dysfonctionnement biologique peut induire un développement exagéré du volume des boues présentes dans les ouvrages (bassin de boues activées et clarificateur). On connaît les problèmes posés par le dysfonctionnement des installations d'épuration biologique qui peuvent se traduire par une baisse brutale de la qualité de l'eau épurée, notamment par un foisonnement dû au développement de bactéries filamenteuses, décantant très lentement et épaississant mal ou par un moussage se traduisant par le développement d'une écume plus ou moins épaisse en surface du bassin d'aération. Ces dysfonctionnements peuvent conduire à un débordement des boues du clarificateur, lorsque les dispositifs de reprise des boues décantées sont insuffisants pour reprendre le débit volumique des boues. Une partie des boues activées est alors entraînée avec l'eau décantée provenant du clarificateur, ce qui fait que l'installation de traitement d'eau rejette de la pollution particulaire et biologique dans le milieu naturel (quelques centaines de mg/l de matières en suspension à forte demande en oxygène, contre 10 à 20 mg/l en fonctionnement normal). On comprend de la lecture des considérations faites ci-dessus que la filière classique d'épuration : « boues activées + clarificateur » présente l'avantage d'un faible coût énergétique du relèvement de l'eau à traiter (quelques centimètres) mais qu'elle présente l'inconvénient de ne pas permettre d'atteindre un niveau élevé et permanent de la qualité de l'eau traitée étant donné que le clarificateur final ne peut pas résoudre, de façon satisfaisante, les problèmes découlant des dysfonctionnements biologiques.
Pour limiter les inconvénients spécifiés ci-dessus, on met parfois en oeuvre la technique dite de « filtration tertiaire » qui consiste à utiliser une batterie de filtres à sable disposée en aval du clarificateur. Cette technique connue permet de réaliser une filtration efficace en ce qui concerne la réduction des pointes de concentration des matières en suspension mais cet avantage est obtenu au prix d'une consommation énergétique élevée due à un relèvement de l'eau à traiter de l'ordre du mètre. Par ailleurs, cette technique nécessite des lavages périodiques des filtres, ce qui induit des contraintes qui peuvent être très importantes en période de dysfonctionnement biologique.
Une autre solution connue aux problèmes ci-dessus a été apportée par les Bioréacteurs à Membranes connus sous la dénomination « BRM ». Dans les installations mettant en oeuvre cette technique, on utilise des membranes de séparation par micro-filtration ou ultrafiltration (membranes céramiques ou organiques) qui sont situées à l'extérieur du bassin biologique, ou dans ce dernier, afin de réaliser la séparation. Ces installations sont complexes, fortement consommatrices d'énergie (elles nécessitent un relèvement de l'eau de quelques mètres - cas des membranes organiques- à quelques dizaines de mètres - cas des membranes minérales), mais elles présentent l'avantage de produire de l'eau traitée d'excellente qualité avec une grande fiabilité : la concentration en matières en suspension dans l'eau traitée est largement inférieure à 5 mg/l et ceci en permanence. Ainsi, cette filière BRM (boues activées + membrane de séparation par micro-filtration ou ultra-filtration) présente l'avantage d'atteindre un niveau élevé et permanent de la qualité de l'eau traitée mais l'inconvénient d'un coût énergétique élevé. On connaît (FR-A- 2 764 818) un autre procédé biologique de traitement d'eaux résiduaires mettant en oeuvre un bassin de boues activées et un séparateur comportant des plaques de filtration à support textile, tel que notamment des membranes textiles. Cette technique est généralement connue sous la dénomination de « Bioréacteur à Textiles » ou BRT. Le support de filtration utilisé dans la mise en oeuvre de cette technique est un support textile disponible dans le commerce, présentant des ouvertures de mailles de l'ordre de quelques microns à quelques dizaines de microns, ce qui assure généralement :
- un bon arrêt des flocs bactériens, donc une bonne qualité de l'eau traitée, en termes de matières en suspension ;
- une faible résistance au passage de l'eau, donc de faibles pertes de charge (le relèvement de l'eau est limité à quelques millimètres).
Cependant, pour des raisons encore mal élucidées (probablement variation de la taille des flocs bactériens, création ou disparition d'un gâteau de filtration à la surface du textile), la concentration en matières en suspension de l'eau traitée (ou filtrat) peut varier et dépasser les valeurs exigées par les règlements administratifs (généralement 30 mg/l en Europe).
Cet inconvénient peut être limité en adoptant des tailles de mailles des membranes filtrantes plus faibles mais ceci conduit à utiliser des membranes textiles qui ne sont pas fabriquées usuellement, qui sont donc chères, se colmatent rapidement et qui nécessitent des consommations énergétiques plus élevées. De ce fait, on retrouve les inconvénients de la filière BRM, de micro-filtration.
En conclusion, la filière BRT (boues activées + membranes de séparation par textiles) présente l'avantage d'un coût énergétique du relèvement de l'eau à traiter limité à quelques centimètres, mais elle ne permet pas d'atteindre un niveau élevé et permanent de qualité de l'eau traitée, du fait des concentrations en matières en suspension, fluctuantes et parfois supérieures aux valeurs actuellement exigées par les règlements administratifs, cet inconvénient pouvant devenir encore plus important dans l'éventualité où les normes administratives dans ce domaine pourraient évoluer vers des exigences accrues.
L'article « Short term effects of dissolved oxygen concentration on the turbidity of the supernatant of activated sludge » publié par Britt-Marie Wilen et Peter Balmer dans la Revue « Water science and technology « Vol. 38, N° 3, pp. 25-33, 1998 traite de l'influence de l'oxygène dissous sur la turbidité, après décantation, de l'effluent d'un traitement par boues activées. Cet article se réfère à un effluent décanté, c'est-à- dire en régime non agité, ce qui constitue une option classique pour l'homme de l'art, afin de ménager les flocs et stabiliser les colloïdes qui y sont adsorbés. Les enseignements que l'homme de l'art peut tirer de cet article est qu'il convient d'assurer un minimum de teneur en oxygène dans l'effluent en cours de décantation.
Compte tenu des inconvénients des solutions antérieures rappelées ci-dessus, le problème technique résolu par l'invention réside dans l'obtention de qualités de filtrat (eau traitée) conformes aux valeurs résultant d'exigences accrues des autorités de l'environnement et une limitation du relèvement de l'eau à traiter à quelques centimètres, afin de limiter la consommation énergétique à son niveau le plus bas.
La solution, apportée à ce problème par la présente invention réside dans un procédé d'épuration d'eaux résiduaires par boues activées mettant en oeuvre une étape de traitement par boues activées suivie d'une étape de séparation par filtration des matières en suspension, caractérisé en ce que les boues activées, avant leur passage dans l'étape de séparation par filtration, sont soumises à une aération durant une période de l'ordre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes.
Selon l'invention, le temps de séjour des boues activées dans l'étape d'aération est supérieur à dix minutes, de préférence supérieur à 30 minutes et généralement inférieur à 3 heures. La présente invention a également pour objet, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que spécifié ci-dessus, ce dispositif comportant un réacteur de boues activées et un séparateur, du type séparateur textile ou à membranes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'aération au travers desquels passent les boues activées lors du transfert dudit réacteur vers ledit séparateur. Selon l'invention, lesdits moyens d'aération peuvent être internes ou externes audit réacteur, ils peuvent être par exemple implantés dans le séparateur.
Ainsi, la présente titulaire a mis en évidence un phénomène inattendu : une aération préalable des boues activées, durant une période de l'ordre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes induit une diminution importante de la concentration en matières en suspension des filtrats obtenus lors de l'étape de séparation, par filtration sur membranes textiles.
Dans ce procédé objet de l'invention la caractéristique selon laquelle on effectue une aération avant une étape de filtration, sur séparateur textile ou à membranes, a pour but d'augmenter le potentiel d'oxydo-réduction de la liqueur en cours de traitement, ce qui entraîne une variation du potentiel Zêta permettant d'obtenir une cohésion de la boue beaucoup plus favorable à la filtration, un colmatage beaucoup plus progressif des membranes et un accroissement significatif du débit spécifique (exprimé en l.m"2, h'1 ) de la membrane textile.
Afin de mettre en oeuvre ce phénomène, on a utilisé le dispositif qui est représenté de façon très schématique sur la figure 1 des dessins annexés. Ce dispositif comporte :
- un réacteur 1 de boues activées de 40 m3 alimenté en eaux résiduaires urbaines ;
- un séparateur textile 2 comportant des plaques 3 de filtration de 0,135 m2, réalisé selon les dispositions revendiquées dans la demande de brevet français n° 98 03 197 déposée le 16 mars 1998 par la présente titulaire et intitulée « Perfectionnements apportés aux équipements de séparation solide-liquide, notamment pour l'épuration biologique d'eaux usées », équipées d'un tissu présentant une dimension de mailles de 20 microns, qui séparent les boues activées en un filtrat (eau traitée) et un concentrât qui est ramené dans le réacteur 1 ;
- un moyen de pompage 4 des boues activées alimentant le séparateur textile 2 à partir du réacteur de boues activées 1 , le temps de transit des boues entre ce réacteur et le séparateur textile 2 étant de l'ordre de 5 minutes ;
- une sonde REDOX 5 pour enregistrer en continu le potentiel d'oxydo-réduction des boues activées contenues dans le réacteur 1 et,
- un turbidimètre 6 qui enregistre en continu la turbidité de l'eau traitée.
Lors d'une première expérience, le réacteur de boues activées 1 a fonctionné en aération alternée :
- pendant une période de 90 minutes, le réacteur 1 a été aéré (période de nitrification) ;
- pendant une seconde période de 90 minutes, le réacteur 1 n'a plus été aéré (période de dénitrification) ;
- le réacteur a été à nouveau aéré durant 90 minutes et ainsi de suite.
Sur la figure 2 des dessins annexés, on peut voir l'enregistrement des mesures de turbidité et de potentiel REDOX de l'eau traitée, effectué durant ces périodes d'aération alternée. Sur cette même figure 2, on a indiqué les périodes d'aération et d'anoxie (absence d'aération) du réacteur 1 (créneaux disposés sur la partie gauche de la figure 2). Sur cette figure 2, l'axe des temps est orienté de bas en haut. L'examen de cette figure fait ressortir que la turbidité de l'eau traitée oscille au cours du temps, avec une périodicité identique à celle de l'aération. On constate également que la turbidité diminue lors des périodes d'aération et qu'elle augmente durant les périodes d'anoxie. Il existe un léger décalage de quelques minutes entre les oscillations de turbidité et les phases d'aération/anoxie, correspondant au temps de transit des boues activées entre le réacteur 1 et le séparateur textile 2.
Parallèlement à cet essai, on a effectué des prélèvements de l'eau traitée lors des périodes de turbidité minimale (fin des cycles d'aération) et de turbidité maximale (fin des cycles d'anoxie), afin de mesurer les concentrations en matières en suspension dans l'eau traitée. Ces concentrations étaient respectivement de 60 et 95 mg/l, soit un facteur « crête à creux » de 1 ,6.
On a ensuite effectué un second essai, sur un même dispositif que celui illustré par la figure 1 , mais équipé de plaques de filtration 3 comportant un tissu à la maille de 15 microns. La figure 3 des dessins annexés est une représentation analogue à celle de la figure 2, c'est-à-dire un enregistrement de la turbidité et du potentiel REDOX effectué durant ce deuxième essai. On voit que la turbidité de l'eau traitée oscille au cours du temps, avec une périodicité identique à celle de l'aération: aux périodes d'aération correspondent les périodes de diminution de turbidité de l'eau traitée. Dans ce cas particulier, les concentrations en matières en suspension de l'eau traités ont varié de 20 à 30 mg/l, soit un facteur crête à creux de 1 ,5.
L'examen des deux enregistrements illustrés par les figures 2 et 3 permet de constater que les turbidités n'ont pas atteint un palier minimum en fin de périodes d'aération et qu'une prolongation de la durée d'aération aurait conduit à une diminution complémentaire de la turbidité de l'eau traitée.
Afin de préciser ce point, on a effectué un troisième essai, sur des boues présentant des caractéristiques légèrement différentes, au cours duquel le réacteur à boues activées 1 a également fonctionné en aération alternée, mais avec un allongement de la durée de certaines périodes d'aération ou d'anoxie. Le séparateur textile 2 était équipé de tissus à mailles de 15 microns.
La figure 4 des dessins annexés est un enregistrement des mesures de turbidité et de potentiel REDOX de l'eau traitée effectuées lors d'un essai au cours duquel une période d'aération a été prolongée pendant neuf heures. On constate que la turbidité a diminué au cours de cette période de 20 à 13 mg/l, soit un facteur crête à creux de 1 ,5.
La figure 5 des dessins annexés est un enregistrement des mesures de turbidité et de potentiel REDOX de l'eau traitée effectuées lors d'un essai au cours duquel une période d'anoxie a été prolongée pendant 4 heures. On constate que la turbidité a augmenté au cours de cette période de 10 à 19 mg/l, soit un facteur crête à creux de 1 ,9.
Les pertes de charge (sur le circuit filtrat) observées durant ces essais étaient inférieures à 1 cm de colonne d'eau, c'est-à-dire conformes aux objectifs.
On notera que ces divers essais ont été pratiqués à des dates différentes ; les caractéristiques des boues activées variant d'un jour à l'autre, il ne faut pas comparer les matières en suspension de l'eau traitée d'un essai à l'autre mais seulement les rapports crête à creux observés lors d'une même expérience.
Les résultats des essais rapportés ci-dessus font ressortir une amélioration, selon un facteur important, de la concentration en matières en suspension des eaux traitées, obtenue par l'alimentation du séparateur 2 avec des boues activées prélevées après une phase d'aération suffisante. Il s'agit là d'un effet inattendu, apporté par la mise en oeuvre de l'invention, c'est-à-dire une augmentation de la qualité de l'eau filtrée obtenue grâce à cette aération préalable des boues activées avant leur séparation. Cet effet inattendu est en outre particulièrement avantageux puisqu'il permet de résoudre le problème posé à savoir l'obtention de qualités de filtrats (eau traitées) conformes aux valeurs exigées par les règlements administratifs, tout en limitant à quelques centimètres, le relèvement de l'eau à traiter, réduisant ainsi la dépense en énergie.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur ces dessins: les figures 1 à 5 se réfèrent aux essais décrits ci-dessus et les figures 6 à 9 sont des représentations schématiques de différents exemples de réalisation de dispositifs mettant en oeuvre la présente invention.
On se réfère en premier lieu à la figure 6 qui illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel le bassin de boues activées a été aménagé de manière qu'il comporte une zone aérée dans laquelle le temps de séjour des boues activées est supérieur à 10 minutes, de préférence supérieur à 30 minutes (ou bien un temps tel que le potentiel REDOX soit supérieur à une valeur minimale). Sur cette figure, on retrouve le bassin de boues activées 1 ainsi que le séparateur textile 2 de la figure 1. Le séparateur textile 2 est constitué de plaques de filtration équipé d'un tissu à mailles passantes de 0,2 à 100 microns, de préférence de 10 à 30 microns. La référence 7 désigne la zone d'aération continue des boues activées avant leur transfert au séparateur textile 2. Sur cette figure 6, la référence 8 désigne l'entrée de l'eau brute et la référence 9 le retour des boues concentrées en tête du bassin de boues activées 1.
Dans la variante illustrée par la figure 7, on retrouve la même disposition que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus en référence à la figure 6, la seule différence étant que le retour 9' des boues concentrées s'effectue vers la zone d'aération 7.
Le mode de réalisation illustré par la figure 8 s'applique au cas d'un bassin de boues activées 1 fonctionnant en aération alternée (cas du premier essai décrit ci-dessus). Sur cette figure 8, on a utilisé les mêmes références que sur la figure 6 pour identifier les éléments similaires. Les boues activées peuvent être prélevées lors de la phase finale des périodes d'aération de manière à obtenir des filtrats qui présentent toujours une turbidité correspondant au minimum de la courbe de la figure 2. Selon une variante, le séparateur 2 peut être mis en service à partir d'un seuil minimum d'un potentiel REDOX.
Ainsi qu'on l'a vu ci-dessus, l'invention peut être mise en oeuvre en prévoyant une aération intermédiaire entre le bassin de boues activées 1 et le séparateur 2. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 9, cette aération intermédiaire est obtenue par un bassin séparé aéré 13 auquel sont délivrées les boues activées provenant du bassin 1 , le temps de séjour de ces boues dans le bassin aéré étant de l'ordre de 10 minutes à 3 heures.
On peut prévoir d'autres variantes de l'invention : ainsi, l'aération intermédiaire peut être obtenue par la mise en oeuvre de moyens de dissolution d'oxygène par exemple du type hydro-éjecteur, mélangeur statique ou contacteur gaz liquide. On peut également dimensionner le séparateur de manière à obtenir le temps de séjour minimal pour cette aération intermédiaire.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes, dans la limite des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé d'épuration d'eaux résiduaires par boues activées mettant en oeuvre une étape de traitement par boues activées suivie d'une étape de séparation par filtration des matières en suspension, caractérisé en ce que les boues activées, avant leur passage dans l'étape de séparation par filtration sont soumises à une aération durant une période de l'ordre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de séjour des boues activées dans l'étape d'aération est supérieur à dix minutes, de préférence supérieur à 30 minutes.
3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le temps de séjour des boues activées dans 1 'étape d ' aération est inférieur à trois heures.
4 - Dispositif pour la mise en oeuvre d ' un procédé tel que spécifié dans l'une quelconque des revendications précédentes comportant un réacteur de boues activées ( 1 ) et un séparateur (2) du type séparateur textile ou à membranes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'aération au travers desquels passent les boues activées lors de leur transfert dudit réacteur ( 1 ) vers ledit séparateur ( 2 ) .
5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le séparateur ( 2 ) est un séparateur textile comportant des plaques de filtration munies d'un tissu à mailles passantes, présentant une dimension de mailles de 0,2 à 100 microns, de préférence de 10 à 30 microns.
6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d' aération sont réalisés sous la forme d ' une zone d ' aération ( 7 ) ménagée dans le réacteur de boues activées ( 1 ) .
7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens d'aération sont implantés dans le séparateur.
8 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'aération sont obtenus en faisant fonctionner en aération alternée ledit réacteur ( 1 ) , les boues activées alimentant le séparateur ( 2 ) étant prélevées lors de la phase finale desdites périodes d'aération.
9 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d ' aération sont réalisés sous la forme d'un bassin d'aération (13) interposé entre ledit réacteur ( 1 ) et ledit séparateur ( 2 ) .
10 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'aération sont réalisés sous la forme de systèmes de dissolution d'oxygène du type hydro- éjecteur, mélangeur statique, contacteur gaz-liquide.
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