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WO1998003433A1 - Installation de traitement d'eau a lit fluidise et decantation physico-chimique et procedes pour la mise en oeuvre d'une telle installation - Google Patents

Installation de traitement d'eau a lit fluidise et decantation physico-chimique et procedes pour la mise en oeuvre d'une telle installation Download PDF

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Publication number
WO1998003433A1
WO1998003433A1 PCT/FR1997/001338 FR9701338W WO9803433A1 WO 1998003433 A1 WO1998003433 A1 WO 1998003433A1 FR 9701338 W FR9701338 W FR 9701338W WO 9803433 A1 WO9803433 A1 WO 9803433A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
support material
water
fluidized bed
installation according
biological treatment
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/FR1997/001338
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Binot
Philippe Fargeas
Nicolas Le Poder
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.)
OTV Omnium de Traitements et de Valorisation SA
Original Assignee
OTV Omnium de Traitements et de Valorisation 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 OTV Omnium de Traitements et de Valorisation SA filed Critical OTV Omnium de Traitements et de Valorisation SA
Priority to AU37743/97A priority Critical patent/AU3774397A/en
Publication of WO1998003433A1 publication Critical patent/WO1998003433A1/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
    • C02F3/08—Aerobic processes using moving contact bodies
    • C02F3/085—Fluidized beds
    • 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

  • Fluidized bed water treatment installation and physicochemical settling and methods for implementing such an installation
  • the present invention relates to a process for treating waste water with a view to its purification. More precisely, the invention relates to such a process including a biological step.
  • the water to be treated is intimately mixed in a tank with bacterial flocs.
  • a mixture of flocs and treated water (called mixed liquor) is recovered at the outlet of the tank.
  • This mixed liquor is sent to a clarifier with which the biological sludge can be separated from the treated water, the decanted sludge can then be recycled to the activated sludge tank.
  • This type of reactor has the major drawback of allowing only a low concentration of bacteria and therefore of inducing very large installation sizes.
  • biofilters In biofilters, a fine granular material (such as gravel for example) covered with bacteria is immersed in the stream of water to be treated.
  • a fine granular material such as gravel for example
  • the use of such a material makes it possible to have a high density of bacteria in such reactors and to obtain very compact installations.
  • these techniques imply the need to use frequent periodic washing to remove excess sludge present in the biofilter and which, in the long term, can block the operation of the reactor.
  • Such biofilters cannot therefore operate continuously.
  • a fine granular material covered with bacteria is also immersed in the stream of water to be treated, but this material is kept in suspension, generally by maintaining a speed of circulation of water in the reactor, close to the speed of fluidization of the bacteria support material, using an internal recycling circuit equipped with a driving member (pump or airlift for example).
  • a driving member pump or airlift for example.
  • the objective of the present invention is to propose an installation making it possible to respond to this technical problem.
  • an objective of the present invention is to describe such an installation making it possible to reduce the leakage of the support material used and to improve its power to decant.
  • Yet another objective of the invention is to describe such an installation making it possible to improve the recovery of the support material.
  • Yet another objective of the present invention is to obtain such an installation having reduced dimensions compared to the installations of the prior art.
  • Another objective of the present invention is to present such an installation making it possible to increase the quality of the treated water.
  • an objective of the present invention is also to propose a method of using such an installation making it possible to treat large increases in the flow rate of water to be purified, such as those observed in rainy or thunderstorm weather.
  • At least one first biological treatment device with a fluidized bed using at least one first support material with a density greater than 1 and provided with internal recirculation means, and;
  • At least one physicochemical settling device for the water coming from said fluidized bed of the flock type ballasted with at least one second ballast support material density greater than 1 and including means for injecting at least one material flocculating in said water,
  • the physical-chemical treatment device with ballasted flocks used in the context of the present invention is of the type comprising lamellar settling means constituted, conventionally by a plurality of inclined plates parallel to each other and provided in the upper part of the device.
  • the injection of one or more flocculating agents (which may in particular consist of natural or synthetic polymers) in the water leaving the fluidized bed reactor makes it possible to considerably increase the decantation rate of the grains of superseded support materials leaving with this water.
  • flocculating agents which may in particular consist of natural or synthetic polymers
  • the present invention therefore proposes to implement physical-chemical treatment means downstream of biological treatment means using a fluidized bed of support material to improve the functioning of this fluidized bed.
  • the physico-chemical treatment means are conventionally implemented upstream of the biological treatment means.
  • the support material used may consist of any material known to those skilled in the art used for this type of device, such as, without limitation , sand, baked clay, glass ...
  • the grain diameter of this material can be between 50 and
  • the recycling means used in the context of the present invention make it possible to separate the grains of said support material from the rest of the sludge collected by the decantation means of the physicochemical decantation device and to return them to the device from which they come.
  • These recycling means may include any device suitable known to those skilled in the art to perform such an operation, such as in particular a centrifuge or a hydrocyclone.
  • the rest of the sludge from the separation can be sent to suitable treatment means.
  • a physicochemical settling device of the floc type ballasted with at least one second support material of density greater than 1 makes it possible, in addition to the advantages mentioned above, to considerably accelerate the settling speed of the flocs whose it allows the formation and thus facilitates the separation of the support material or materials used from the rest of the effluent.
  • a device of this type is described in particular in French patent No. 880288.
  • said physico-chemical settling device also includes means for injecting at least one coagulating material into said effluent.
  • said installation further comprises at least one upstream biological treatment device provided upstream of said fluidized bed biological treatment device as well as first means for recirculating at least part of the effluent coming from said biological treatment device towards said upstream device.
  • coagulating agents which may for example consist of metal salts such as in particular ferric chloride or aluminum sulfate
  • Such an upstream device can in particular operate under anoxic conditions so as to denitrify the treated water while eliminating its carbon pollution, the first device operating in turn under aerobic conditions and allowing it to nitrify and ending up degrading its carbon pollution.
  • the installation according to the invention can thus be used to reduce both carbon pollution and nitrogen pollution of the treated water.
  • such an upstream biological treatment device comprises at least one pool of activated sludge, at least one clarifier, and second means for external recirculation of the sludge from said clarifier.
  • the upstream device will generally be used under anoxic conditions. However, it may also be envisaged, in certain cases, to use it under aerobic conditions. As such, this device will advantageously be provided with ventilation means.
  • said upstream biological treatment device is a second biological treatment device with a fluidized bed using a third support material with a density different from 1, and preferably with a density greater than 1.
  • the invention can be implemented with any type of biological treatment device with a fluidized bed as described in the preamble to the present description, it will be noted that the device or devices of this type used under aerobic conditions will be advantageously of the type for which the drive member of the internal recirculation means is constituted by an ascending current of gas bubbles (oxygenated or not), such as in particular air bubbles forming an "airlift".
  • gas bubbles oxygenated or not
  • the use of the same support material for the two or three devices will have the advantage of allowing the support material to flow from one device to the following device (s).
  • the use of the same support material circulating in the various devices can also make it possible to envisage an additional upstream treatment step having anaerobic conditions and capable of carrying out a biological elimination of phosphorus.
  • the means of recycling this support material may then be common to all devices using this material, and will allow recycle this material to them. Thus, it will be possible to reduce the costs associated with the separation of this support material at its exit from the physicochemical settling device.
  • Said support material recycling means may then include means making it possible to recycle both said first support material and said second material and / or the third support material essentially towards the devices from which they respectively originate.
  • the first and / or the second fluidized bed device will be of the type making it possible to retain only the support material which corresponds to them.
  • the installation according to the invention also has primary settling means.
  • Such primary settling means may for example consist of simple settling means (clarifier) or even physicochemical settling means, in particular of the ballasted floc type.
  • the invention also relates to a method of using an installation as described above making it possible to treat large variations in the flow of water to be treated, such as those observed in rainy or stormy weather.
  • the installation according to the invention includes a biological fluidized bed device which includes internal recirculation means making it possible to maintain the ascending speed of the water greater than the fluidization speed of the support material for bacteria.
  • internal recirculation means may in particular comprise a pump or means creating an "airlift”.
  • the installation may further comprise a second biological device with a fluidized bed, also having internal recirculation means.
  • the installation preferably comprises first and possibly second means for external recirculation of the treated water or of the sludge produced (when using an upstream pool of activated sludge).
  • the method consists in playing on the internal or external recirculation rates in order to allow the installation to absorb the flows corresponding to rainy weather, and on the ventilation or non-ventilation of the installation. upstream of biological treatment. More specifically, the invention relates to a method of using an installation for the treatment of water as described above, characterized in that it comprises a step consisting, in the presence of a high flow of water at process, reduce the recirculation rate or cut the recirculation authorized in normal times by said internal and / or external recirculation means.
  • the installation according to the invention makes it possible to increase the flow rate treated by the latter while maintaining a correct reduction in carbon pollution and nitrogen pollution.
  • the method also comprises a step consisting in operating said aerobic biological treatment device under aerobic conditions.
  • this upstream device the function of reducing only carbon pollution.
  • the fluidized bed device used in nitrification retains its nitrification capacity.
  • the method according to the invention comprises a step consisting in supplying in parallel a first system including said upstream biological treatment device then operating under aerobic conditions and a second system including in order , said physicochemical settling device followed by said first biological fluidized bed device.
  • FIG. 1 represents a first embodiment of the invention including a ballasted floc settling device
  • FIG. 2 shows a third embodiment further including an upstream activated sludge treatment device
  • FIG. 3 and 4 show a fourth and a fifth embodiment of the invention including an upstream fluidized bed processing device.
  • the first embodiment comprises a biological device 1 for treating fluidized bed water followed by a physicochemical settling device 3 of the weighted flock type known under the brand ACTIVELO (registered trademark) and described in particular in French patent FR 880288.
  • the fluidized bed device includes a reactor 19a containing a support material (not shown) constituted by a microsand of 250 ⁇ m in average diameter.
  • the device also comprises a settling member 21a recovering the water coming from the reactor 19a.
  • the physicochemical settling device 3 is of the floc type ballasted with a second support material (ballasting material) consisting of a microsand with a diameter of 100 ⁇ m.
  • This decantation device comprises means 7 for injecting at least one coagulating reagent (for example iron chloride or aluminum sulfate), means 4 for injecting at least one flocculating reagent (for example a natural or synthetic polymer), a coagulation tank - flocculation 22, a maturation tank
  • at least one coagulating reagent for example iron chloride or aluminum sulfate
  • flocculating reagent for example a natural or synthetic polymer
  • the installation also comprises means 5 for recycling the support material used in the reactor 19a of the fluidized bed device 1.
  • These recycling means 5 include a pipe 25a through which the mixture of sludge and decanted support material in the tank 24 is routed to circulation means comprising a hydrocyclone 13 by means of a pump 26a. This hydrocyclone makes it possible to separate the support material collected from the rest of this sludge and to return it to the reactor 19a, the rest of the sludge being removed.
  • the installation also includes means for recycling the ballast material used in the device 3.
  • recycling means include a pipe 25b through which the mixture of sludge and decanted support material in the tank 24 is conveyed to circulation means comprising a hydrocyclone 14 by means of a pump 26b.
  • This hydrocyclone makes it possible to separate the support material collected from the rest of this sludge and to return it to device 3, the rest of the sludge being removed.
  • the two hydrocyclones 14, 13 therefore make it possible to return the microsands recovered essentially as a function of their particle size respectively to the fluidized bed 1 and to the physicochemical settling device 3.
  • the installation comprises a first biological device 1 for treating fluidized bed water of a more elaborate design than the fluidized bed devices of Examples 1 and 2 and known under the brand BIOLIFT (registered trademark) and described in particular in patent FR 8406011.
  • This device is followed by a physico-chemical settling device 3 ACTIVELO, and preceded by a second upstream biological device including a basin of activated sludge 9 and a clarifier 10 and an internal recirculation 11 of the sludge coming from this clarifier 10.
  • the activated sludge tank 9 is provided with aerators 29 making it possible to operate it either under aerobic conditions or under anoxic conditions.
  • the first fluidized bed device comprises a reactor 19 provided at its base with aeration means 15 enabling it to operate under aerobic conditions.
  • This reactor 19 contains a first support material (not shown) consisting of a microsand with an average particle size of 250 microns and is connected to means 16 making it possible to fluidize this bed of sand.
  • the fluidization means 16 in question comprise a column 17 provided at its base with means 18 generating air bubbles and making it possible to entrain the water contained in this column 17 which consists of a mixture between the supply and the recirculation 2, to a reservoir 20 from which it is redistributed by gravity in the reactor 19.
  • the device also includes a lamellar settling member 21 recovering the water coming from the reactor 19.
  • the settling member may, in other embodiments, not be provided with strips.
  • external recirculation means 8 are provided for returning part of the water coming from the member 21 upstream of the activated sludge tank 9.
  • the physicochemical settling device 3 is of the floc type ballasted with a second support material consisting of a microsand identical to the microsand used in the device 1 and having an average particle size of 100 microns and also includes injection means 7 of at least one coagulating reagent, means 4 for injecting at least one flocculating reagent, a coagulation - flocculation tank 22, a maturation tank 23 and a decantation tank 24 having lamellar decantation means 6.
  • the installation also includes means 5 for recycling the support material used in the reactor 19 of the first fluidized bed device 1.
  • These recycling means 5 include a pipe 25 through which the mixture of sludge and decanted support material in the tank 24 is routed to circulation means comprising a hydrocyclone 14 by means of a pump 26.
  • This hydrocyclone makes it possible to separate the support material collected from the rest of this sludge and to return it to the reactor 19, the rest of the sludge being discharged at 27.
  • the water to be treated arriving in the installation via a main supply line 38 is sent to the activated sludge tank 9 which operates in anoxia and which makes it possible to rid the effluent of its carbon pollution and to denitrify it.
  • the mixed liquor leaving this tank 9 is then directed to the clarifier 10, a recirculation 11 of the decanted sludge to the tank 9 of activated sludge being provided.
  • the denitrified water is then directed to the first granular bed filtration device 1 where it is nitrified, a recirculation of part of the nitrified effluent to the denitrifying activated sludge 9 being provided.
  • the recirculation rate is between 200% and 400% (up to 2 to 4 times the average dry time flow).
  • this physicochemical device refines the final effluent in suspended matter (MES), the dephosphate, and serves as organ for recovering and recycling the support material of the fluidized bed, thanks to the recycling circuit constituted by the pump 26, the pipe 25 and the hydrocyclone 14 which make it possible to recover almost all of the decanted microsand and to return it to the reactor 19.
  • MES suspended matter
  • the overall flow rate of the sector can be increased by starting the aeration means 29 of the basin 9 of activated sludge and decreasing or stopping the recirculation of nitrified water by the recirculation means 8 At the same time, the internal recirculation means of the reactor 19 can also be stopped.
  • the activated sludge used in anoxia in dry weather to denitrify the water thus becomes a conventional aerobic activated sludge, the clarifier of which, given the elimination of the recirculation 8 makes it possible to accept flow rates much higher than dry weather flow rates. Typically, it is thus possible to accept 3 to 5 times the dry time flow rate if the COD flows to be treated do not increase significantly.
  • the final effluent is then treated for carbon pollution, is nitrified (for flows of N-NH 3 not exceeding approximately 1 to 2 times the flow of dry weather), and dephosphated.
  • the activated sludge 9 and the physico-chemical settling device with ballasted floc 3 are fed in parallel instead of being supplied in series, the activated sludge still operating aerobically and without recycling coming from the reactor 19 and always being followed by the fluidized bed 1.
  • Part of the flow therefore passes through a first process consisting of the activated sludge tank 9 and the clarifier 10 operating without external recycling, by the fluidized bed device 1, and finally by the physico-chemical settling device 3, while another part of the flow passes through a second die constituted by the physicochemical settling device 3 alone (treating the excess flow not acceptable by the first die).
  • the installation comprises an annex supply pipe 37 allowing direct supply to the physicochemical settling device 3.
  • the first sector makes it possible to treat rain flows of the order of 5 times the average dry weather flow by treating carbon, ammoniacal and phosphorus pollution.
  • the second sector makes it possible to deal with rainfall time flows without any other than economic flow limit, by treating colloidal and particulate carbon pollution and phosphorus pollution.
  • FIG. 3 a third embodiment of the invention is shown, which incorporates the characteristics of the installation shown in Figure 3 except with regard to the following points.
  • the upstream biological treatment device is no longer constituted by an activated sludge and clarifier assembly but by a second biological device implementing a fluidized bed of granular material which, in the context of the present exemplary embodiment consists of microsand whose particle size is the same as that used in the first fluidized bed device 1 but different from that of the microsand used in the physicochemical settling device 3.
  • the fluidization of the microsand is ensured by a pump 30 mounted on a circuit recirculation 31.
  • This device is also equipped with aeration means 32 allowing it to be used aerobically, when these means are used, or in anoxia, when they are not.
  • this installation is equipped with a primary physicochemical settling device 28 similar to the device 3 but not connected to means for recycling granular material.
  • This device is also provided with injection means 33, 34 of a coagulating agent and a flocculating agent.
  • the means for recycling the pulverulent materials used in the devices 1, 3 and 12 consist of two pumps 26 and 26a, pipes 25a and 25b and two hydrocyclones 14, 13 making it possible to return the microsands recovered essentially as a function of their particle size respectively to the fluidized bed 12 and to the physico-chemical settling device 3.
  • the water is conveyed in the installation either directly in the second fluidized bed device 12, by the inlet 35, that is to say without passing through the primary treatment means 28, or by l 'inlet 36, that is to say by passing through the processing means 28, but without adding coagulant and flocculant, these means then acting as primary settling means.
  • the aeration means 32 of the fluidized bed device 12 are not used, so as to create anoxic conditions therein, conditions making it possible to denitrify the treated water.
  • the water is nitrified in the fluidized bed device 1, part of the nitrified water being returned in denitrification to the fluidized bed device 12 by means of external recirculation means 8.
  • the water is treated in the physicochemical settling device 3. The grains of sand recovered using these settling means are recycled.
  • the fluidized bed reactors 1 and 12 were used with a microsand having an average particle size of 250 ⁇ m, while the physico-chemical settler with ballasted flocs 3 was used with a microsand having an average particle size of 100 ⁇ m (naturally, in other embodiments, other materials and / or other particle size may be used).
  • part of the flow of the mixture of mud and grains of support materials extracted by the pump 26b is sent to the hydrocyclone 14 and the rest of the flow is sent by the pump 26a to the hydrocyclone 13.
  • the hydrocyclone 14 separates on the one hand the grains of sand (whatever their particle size) and on the other hand the sludge.
  • the grains of sand (100 ⁇ m and 250 ⁇ ) are redistributed in the device 3.
  • the hydrocyclone 13 separates on the one hand the sand grains of particle size 250 ⁇ m to return them to the device 12 and on the other hand a mixture of sludges and grains of sand with a particle size of 100 ⁇ m which is returned to the device 3.
  • the water to be treated is conveyed into the installation by the inlet 36 and the device 28 is implemented so as to function as a physicochemical settling device 3, that is to say say that the means for injecting coagulant 34 and flocculant 33 are used.
  • This device 28 makes it possible to treat particulate and colloidal carbon pollution and part of the phosphorus pollution of water.
  • the devices 12 and 19 On leaving the device 28, it is routed to the devices 12 and 19 either mounted in series or mounted in parallel, where the soluble carbon pollution can be treated, as well as the ammonia pollution, for an ammoniacal flow of 1 '' order from 1 to more than 2 times the average dry weather flow.
  • the ballasted flock decanter 3 plays its role of dry time at the maximum flow chosen (of the order of 3 to more than 6 times the average flow of dry time).
  • the ballasted flake settling tank 3 and / or the settling tank 28 can also receive additional water flows to be treated which do not pass through the devices 1 and 12 and of which only carbon and phosphate pollution will be treated.
  • a pipeline additional supply 37 is provided to supply the device 3 directly with water to be treated and an outlet 36a is provided at the outlet of the decanter 28.
  • the recycling means may consist of a single hydrocyclone returning the material recovered at the outlet of the decanter 24 to the bed 12, part of this recycled material returning to the bed 1.
  • the installation comprises:
  • a denitrifying fluidized bed 12 using a first support material constituted by a microsand of 500 ⁇ m in average diameter equipped with decantation means 12a making it possible to retain this material;
  • These physicochemical decanting means 3 are connected to a hydrocyclone 13 making it possible to recycle the first and the second support material towards the first fluidized bed 12. The second small diameter nitrifying support material will not be retained in this fluidized bed 12 and will escape towards the fluidized bed 1.

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Abstract

L'invention concerne une installation pour le traitement d'une eau en vue de son épuration caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins un premier dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (1) mettant en oeuvre au moins un premier matériau support de densité supérieure à 1 et pourvu de moyens de recirculation interne (2), et, au moins un dispositif de décantation physico-chimique (3) de l'eau provenant dudit lit fluidisé (1) du type à flocs lestés par au moins un second matériau support de lestage de densité supérieure à 1 et incluant des moyens d'injection (4) d'au moins un matériau floculant dans ladite eau; des moyens de recyclage (5, 13, 14, 25a, 25b) dudit premier matériau support et dudit second matériau support de lestage.

Description

Installation de traitement d'eau à lit fluidisé et décantation physico- chimique et procédés pour la mise en oeuvre d'une telle installation.
La présente invention concerne un procédé de traitement des eaux résiduaires en vue de leur épuration. Plus précisément l'invention concerne un tel procédé incluant une étape biologique.
Quatre types de réacteurs biologiques sont classiquement utilisés pour le traitement des eaux résiduaires : les réacteurs à boues activées, les réacteurs à lit bactérien, les biofiltres et les réacteurs à lit fluidisé.
Dans les réacteurs biologiques à boues activés, les eaux à traiter sont mélangées intimement dans un bassin avec des flocs bactériens. Dans ce type de réacteur, un mélange de flocs et d'eaux traitées (appelé liqueur mixte) est récupéré à la sortie du bassin. Cette liqueur mixte est envoyée dans un clarificateur grâce auquel les boues biologiques peuvent être séparées de l'eau traitée, les boues décantées pouvant alors être recyclées vers le bassin de boues activées. Ce type de réacteur présente le gros inconvénient de ne permettre qu'une faible concentration bactérienne et donc d'induire des tailles d'installation très importantes.
Dans les réacteurs à lit bactérien, les eaux à traiter ruissellent sur des structures dont la surface est couverte de bactéries. De tels caractéristiques permettent de retenir la majeure partie de la biomasse mise en oeuvre dans le réacteur, et de n'évacuer avec l'eau quittant le réacteur que l'excédent de biomasse. Cet excédent de biomasse est récupéré à la sortie du réacteur dans un clarificateur. Ces réacteurs présentent l'avantage de pouvoir fonctionner en continu. Toutefois, ils nécessitent également la construction d'installations de grandes dimensions.
Dans les biofiltres, un matériau granulaire fin (tel que du gravier par exemple) recouvert de bactéries est immergé dans le courant d'eau à traiter. L'utilisation d'un tel matériau permet de disposer d'une haute densité des bactéries dans de tels réacteurs et d'obtenir des installations très compactes. Toutefois, ces techniques impliquent la nécessité de recourir à de fréquents lavages périodiques pour éliminer les boues en excès présentent dans le biofiltre et qui, à terme, peuvent bloquer le fonctionnement du réacteur. De tels biofiltres ne peuvent donc fonctionner en continu. Enfin, dans les réacteurs à lit fluidisé, auxquels se rapporte plus précisément l'invention, un matériau granulaire fin recouvert de bactéries est également immergé dans le courant d'eau à traiter mais ce matériau est maintenu en suspension, généralement en maintenant une vitesse de circulation des eaux dans le réacteur, voisine de la vitesse de fluidisation du matériau support de bactéries, à l'aide d'un circuit de recyclage interne équipé d'un organe moteur (pompe ou airlift par exemple). Un tel réacteur à lit fluidisé est notamment décrit dans le brevet FR8406011.
Ces réacteurs à lit fluidisé permettent, comme les biofiltres, le traitement de fortes charges de pollution dans de faibles volumes, et donc la réalisation d'installations compactes. De plus, grâce à l' auto-nettoyage provoqué par le passage de l'eau sur le matériau granulaire et le passage de celui-ci dans les circuits de recyclage internes, ils n'impliquent pas la mise en oeuvre de fréquents lavages périodiques et leur fonctionnement peut donc être continu. Enfin, ils présentent également l'avantage de permettre le traitement, dans le même appareil, de flux hydrauliques pouvant présenter de fortes variations, ceci en jouant sur les taux de recyclage.
Toutefois, un inconvénient posé par ce type de réacteur réside dans le fait que lors de leur utilisation une partie des grains de matériaux qu'ils mettent en oeuvre voit sa densité diminuer du fait d'un ensemencement excessif par les bactéries. Ces grains, entourés d'une gangue bactérienne trop épaisse, deviennent peu à peu plus légers que les grains normalement ensemencés et sont alors transportés par le courant d'eau traitée à l'extérieur du réacteur. Il est donc nécessaire de prévoir, à la sortie des réacteurs à lit fluidisé des moyens permettant de retenir au moins une partie de ces grains de façon à limiter leur départ avec les eaux traitées. Toutefois, du fait de leur faible densité, ces grains présentent une vitesse de décantation faible. Il est donc nécessaire d'utiliser des moyens de décantation de grandes dimensions. Toutefois, malgré cela, une partie des grains du matériau support se trouvent entraînés avec l'eau traitée.
L'objectif de la présente invention est de proposer une installation permettant de répondre à ce problème technique.
Plus précisément, un objectif de la présente invention est de décrire une telle installation permettant de diminuer les fuites du matériau support utilisé et d'améliorer son pouvoir à décanter.
Encore un autre objectif de l'invention est de décrire une telle installation permettant d'améliorer la récupération du matériau support.
Encore un autre objectif de la présente invention est d'obtenir une telle installation présentant des dimensions réduites par rapport aux installations de l'état de la technique.
Un autre objectif de la présente invention est de présenter une telle installation permettant d'accroître la qualité des eaux traitées.
Par ailleurs,un objectif de la présente invention est aussi de proposer un procédé d'utilisation d'une telle installation permettant de traiter les fortes augmentations du débit d'eau à épurer, telles que celles observées en temps de pluie ou d'orage.
En effet, les installations classiques de l'état de la technique ne permettent de traiter, à la fois sur le plan de la pollution carbonée et sur le plan de la pollution azotée, que les débits de temps de pluie ne dépassant pas 3 ou 4 fois le débit moyen du temps sec. Lorsque l'on souhaite traiter les débits de temps de pluie supérieurs à 3 ou 4 fois le débit moyen du temps sec, il est nécessaire d'avoir recours à des dispositifs de traitement physico-chimiques qui permettent un traitement sans limite de débit mais qui n'autorisent pas un traitement de la pollution azotée. En bref, dès que le débit de temps de pluie devient trop important, il n'existe pas dans l'état de la technique de moyens économiques permettant de traiter l'effluent à la fois sur le plan de la pollution carbonée et sur le plan de la pollution azotée.
C'est donc également un objectif de la présente invention de répondre à ce problème technique.
Ces différents avantages, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, sont atteints grâce à l'invention qui concerne une installation pour le traitement d'une eau en vue de son épuration caractérisée en ce qu'elle comprend :
- au moins un premier dispositif de traitement biologique à lit fluidisé mettant en oeuvre au moins un premier matériau support de densité supérieure à 1 et pourvu de moyens de recirculation interne , et ;
- au moins un dispositif de décantation physico-chimique de l'eau provenant dudit lit fluidisé du type à flocs lestés par au moins un second matériau support de lestage de densité supérieure à 1 et incluant des moyens d'injection d'au moins un matériau floculant dans ladite eau,
- des moyens de recyclage dudit premier matériau support et dudit second matériau support de lestage. Préférentiellement, le dispositif de traitement physico-chimique à flocs lestés utilisé dans le cadre de la présente invention est du type comprenant des moyens de décantation lamellaire constitués, de façon classique par une pluralité de plaques inclinées parallèles entre elles et prévues dans la partie supérieure du dispositif.
Selon la présente invention, et d'une façon surprenante, l'injection d'un ou plusieurs agents floculants (pouvant notamment être constitués par des polymères naturels ou synthétiques) dans l'eau sortant du réacteur à lit fluidisé permet d'augmenter considérablement la vitesse de décantation des grains de matériaux support surensemencés partant avec cette eau. Ainsi, grâce à un tel procédé, il est possible de récupérer la quasi-totalité de ces matériaux grâce aux moyens de décantation inclus dans le dispositif même de traitement physico-chimique.
La présente invention, propose donc de mettre en oeuvre des moyens de traitement physico-chimiques en aval de moyens de traitement biologique mettant en oeuvre un lit fluidisé de matériau support pour améliorer le fonctionnement de ce lit fluidisé. A ce sujet, on notera que, dans le cadre de l'état de la technique, les moyens de traitement physico-chimiques sont classiquement mis en oeuvre en amont des moyens de traitement biologiques.
En ce qui concerne le dispositif biologique à lit fluidisé, on notera que le matériau support utilisé pourra être constitué par n'importe quel matériau connu de l'homme de l'art utilisé pour ce type de dispositif, tel que, de façon non limitative, du sable, de l'argile cuite, du verre... Le diamètre des grains de ce matériau pourra être compris entre 50 et
1000 micromètres ou, préférentiellement, entre 80 et 300 micromètres.
Les moyens de recyclage utilisés dans le cadre de la présente invention permettent de séparer les grains dudit matériau support du reste des boues recueillies par les moyens de décantation du dispositif de décantation physico-chimique et de les renvoyer dans le dispositif dont ils proviennent. Ces moyens de recyclage pourront inclure tout dispositif adapté connu de l'homme de l'art pour effectuer une telle opération, tels que notamment une centrifugeuse ou un hydrocyclone. Le reste des boues provenant de la séparation pourra quant à lui être envoyé vers des moyens de traitement adaptés.
L'utilisation d'un dispositif de décantation physico-chimique du type à flocs lestés par au moins un second matériau support de densité supérieure à 1 permet, outre les avantages mentionnés ci-dessus, d'accélérer considérablement la vitesse de décantation des flocs dont il permet la formation et permet ainsi de faciliter la séparation du ou des matériaux support utilisés du reste de l'effluent. Un dispositif de ce type est décrit notamment dans le brevet français n° 880288. Préférentiellement, ledit dispositif de décantation physico-chimique inclut également des moyens d'injection d'au moins un matériau coagulant dans ledit effluent.
Il a en effet été constaté que l'injection simultanée d'un ou plusieurs agents coagulants (pouvant par exemple être constitués de sels métalliques tels que notamment le chlorure ferrique ou le sulfate d'aluminium), dans l'effluent sortant du réacteur à lit fluidisé, permettait également de décanter très rapidement les boues en excès entraînées par l'effluent et, de surcroît, d'affiner l'effluent final (coagulation des colloïdes, décantation des matières en suspension) et d'obtenir une eau traitée de très bonne qualité. De plus, comme le sait l'homme de l'art, l'utilisation d'un tel coagulant permet également de déphosphater l'eau traitée. Avantageusement, ladite installation comprend de plus au moins un dispositif de traitement biologique amont prévu en amont dudit dispositif de traitement biologique à lit fluidisé ainsi que des premiers moyens de recirculation d'au moins une partie de l'effluent provenant dudit dispositif de traitement biologique vers ledit dispositif amont.
Un tel dispositif amont pourra notamment fonctionner en conditions anoxiques de façon à dénitrifier l'eau traitée tout en éliminant sa pollution carbonée, le premier dispositif fonctionnant quant à lui en conditions aérobies et permettant de la nitrifier et finissant de dégrader sa pollution carbonée. L'installation selon l'invention pourra ainsi être utilisée pour abattre à la fois la pollution carbonée et la pollution azotée de l'eau traitée. Selon une variante de l'invention, un tel dispositif de traitement biologique amont comprend au moins un bassin de boues activées, au moins un clarificateur, et des seconds moyens de recirculation externe des boues provenant dudit clarificateur.
Comme précisé ci-dessus, le dispositif amont sera généralement utilisé en conditions d'anoxie. Toutefois, il pourra aussi être envisagé, dans certains cas, de l'utiliser en conditions aérobies. A ce titre ce dispositif sera avantageusement pourvu de moyens d'aération.
Selon une autre variante particulièrement intéressante de l'invention, ledit dispositif de traitement biologique amont est un second dispositif de traitement biologique à lit fluidisé mettant en oeuvre un troisième matériau support de densité différente de 1 , et préférentiellement de densité supérieure à 1.
Bien que l'invention puisse être mise en oeuvre avec n'importe quel type de dispositif de traitement biologique à lit fluidisé tel que décrit dans le préambule de la présente description, on notera que le ou les dispositif de ce type utilisés en conditions aérobies seront avantageusement du type pour lesquels l'organe moteur des moyens de recirculation interne est constitué par un courant ascendant de bulles de gaz (oxygéné ou non), telles que notamment des bulles d'air formant un "airlift".
Lorsqu'il sera choisi de mettre l'invention en oeuvre avec un deuxième et/ou un troisième matériau support granulaire, c'est-à-dire lorsque l'on choisira d'utiliser un dispositif de décantation physico-chimique du type à flocs lestés et/ou un deuxième lit fluidisé amont, il pourra être envisagé d'utiliser pour constituer les matériaux supports soit un matériau de nature et de granulométrie commune au premier lit fluidisé et au dispositif de décantation physico-chimique et/ou au deuxième lit fluidisé, soit des matériaux de natures et/ou de granulométries différentes.
L'utilisation du même matériau support pour les deux ou trois dispositifs aura l'avantage d'autoriser une circulation du matériau support d'un dispositif vers le ou les dispositifs suivants. L'utilisation du même matériau support circulant dans les différents dispositifs peut permettre également d'envisager une étape de traitement supplémentaire à l'amont présentant des conditions anaérobies et susceptible de réaliser une élimination biologique du phosphore.Les moyens de recyclage de ce matériau support pourront alors être communs à tous les dispositifs mettant en oeuvre ce matériau, et permettront de recycler ce matériau vers ceux-ci. Ainsi, on pourra réduire les coûts liés à la séparation de ce matériau support à sa sortie du dispositif de décantation physico-chimique.
L'utilisation de matériaux supports de nature et/ou de granulométrie différentes permettra d'optimiser le fonctionnement des dispositifs concernés. Lesdits moyens de recyclage de matériau support pourront alors inclure des moyens permettant de recycler à la fois ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support essentiellement vers les dispositifs dont ils proviennent respectivement. Selon une autre variante, le premier et/ou le second dispositif à lit fluidisé seront du type permettant de ne retenir que le matériau support qui leur correspond. Avantageusement, l'installation selon l'invention présente également des moyens de décantation primaire. De tels moyens de décantation primaire pourront par exemple être constitués de moyens de décantation simple (clarificateur) ou encore de moyens de décantation physico-chimique, notamment du type à flocs lestés.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'une installation telle que décrite ci-dessus permettant de traiter de fortes variations du débit d'eau à traiter du type de celles observées par temps de pluies ou d'orage.
Comme détaillé ci-dessus, l'installation selon l'invention inclut un dispositif biologique à lit fluidisé qui comprend des moyens de recirculation interne permettant de maintenir la vitesse ascendante de l'eau supérieure à la vitesse de fluidisation du matériau support de bactéries. De tels moyens de recirculation interne peuvent notamment comprendre une pompe ou des moyens créant un "airlift". Dans ses variantes préférentielles de mise en oeuvre, l'installation peut comprendre de plus un second dispositif biologique à lit fluidisé, présentant également des moyens de recirculation interne. Egalement comme décrit ci-dessus, l'installation comprend préférentiellement des premiers et éventuellement des seconds moyens de recirculation externe de l'eau traitée ou des boues produites (lors de l'utilisation d'un bassin amont de boues activées).
Selon l'invention, le procédé consiste à jouer sur les taux de recirculation interne ou externe afin de permettre à l'installation d'absorber les débits correspondants aux temps de pluie, et sur l'aération ou la non-aération de l'installation amont de traitement biologique. Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'utilisation d'une installation pour le traitement d'eau telle que décrite ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant, en présence d'un fort débit d'eau à traiter, à diminuer le taux de recirculation ou à couper la recirculation autorisé(e) en temps normal par lesdits moyens de recirculation interne et/ou externe.
Ainsi, en diminuant ou en coupant ces recirculations, l'installation selon l'invention permet d'augmenter le débit traité par celle-ci tout en maintenant un abattement correct de la pollution carbonée et de la pollution azotée.
Selon une variante de l'invention, le procédé comprend également une étape consistant à faire fonctionner en conditions aérobies ledit dispositif de traitement biologique amont. Ainsi, il est possible d'affecter à ce dispositif amont la fonction d'abattre seulement la pollution carbonée. Dans ce cas, on a constaté que le dispositif à lit fluidisé utilisé en nitrification, conservait sa capacité de nitrification.
En présence de très forts débits d'eau à traiter, le procédé selon l'invention comprend une étape consistant à alimenter en parallèle une première filière incluant ledit dispositif de traitement biologique amont fonctionnant alors en conditions aérobies et une seconde filière incluant dans l'ordre, ledit dispositif de décantation physico-chimique suivi dudit premier dispositif biologique à lit fluidisé.
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre de plusieurs modes non limitatifs de réalisation, en référence aux dessins, dans lesquels :
-la figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention incluant un dispositif de décantation à floc lesté ;
- la figure 2 représente un troisième mode de réalisation incluant de plus un dispositif de traitement amont à boues activées ;
- les figures 3 et 4 représentent un quatrième et un cinquième modes de réalisation de l'invention incluant un dispositif de traitement amont à lit fluidisé.
En référence à la figure 1, le premier mode de réalisation comprend un dispositif biologique 1 de traitement d'eau à lit fluidisé suivi d'un dispositif de décantation physico- chimique 3 de type à flocs lestés connu sous la marque ACTIFLO (marque déposée) et décrit notamment dans brevet français FR 880288. Le dispositif à lit fluidisé inclut un réacteur 19a contenant un matériau support (non représenté) constitué par un microsable de 250 μm de diamètre moyen. Le dispositif comprend également un organe de décantation 21a récupérant l'eau provenant du réacteur 19a. Le dispositif de décantation physico-chimique 3 est du type à flocs lestés par un second matériau support (matériau de lestage) constitué par un microsable de 100 μm de diamètre moyen. Ce dispositif de décantation comprend des moyens d'injection 7 d'au moins un réactif coagulant (par exemple du chlorure de fer ou du sulfate d'aluminium), des moyens d'injection 4 d'au moins un réactif floculant (par exemple un polymère naturel ou synthétique), une cuve de coagulation - floculation 22, une cuve de maturation
23 et une cuve de décantation 24 présentant des moyens de décantation lamellaire 6.
L'installation comprend par ailleurs des moyens de recyclage 5 du matériau support utilisé dans le réacteur 19a du dispositif à lit fluidisé 1. Ces moyens de recyclage 5 incluent une canalisation 25a par laquelle le mélange de boues et de matériau support décanté dans la cuve 24 est acheminé vers des moyens de circulation comprenant un hydrocyclone 13 grâce à une pompe 26a. Cet hydrocyclone permet de séparer le matériau support recueilli du reste de ces boues et de le renvoyer dans le réacteur 19a, le reste des boues étant évacué .
L'installation comprend également des moyens de recyclage du matériau de lestage utilisé dans le dispositif 3. Ces moyens de recyclage incluent une canalisation 25b par laquelle le mélange de boues et de matériau support décanté dans la cuve 24 est acheminé vers des moyens de circulation comprenant un hydrocyclone 14 grâce à une pompe 26b. Cet hydrocyclone permet de séparer le matériau support recueilli du reste de ces boues et de le renvoyer dans le dispositif 3, le reste des boues étant évacué . Les deux hydrocyclones 14, 13 permettent donc de retourner les microsables récupérés essentiellement en fonction de leur granulométrie respectivement vers le lit fluidisé 1 et vers le dispositif de décantation physico-chimique 3.
Conformément à l'invention, une telle installation permet d'améliorer le piégeage des grains de matériau support utilisé dans le lit fluidisé 1. En référence à la figure 2, un deuxième mode de réalisation de l'installation selon l'invention est décrit. Selon ce mode de réalisation, l'installation comprend un premier dispositif biologique 1 de traitement d'eau à lit fluidisé de conception plus élaborée que les dispositifs à lit fluidisé des exemples 1 et 2 et connu sous la marque BIOLIFT (marque déposée) et décrit notamment dans le brevet FR 8406011. Ce dispositif est suivi d'un dispositif de décantation physico-chimique 3 ACTIFLO, et précédé d'un second dispositif biologique amont incluant un bassin de boues activées 9 et un clarificateur 10 et une recirculation interne 11 des boues provenant de ce clarificateur 10. Le bassin de boues activées 9 est muni d'aérateurs 29 permettant de le faire fonctionner soit en conditions aérobies soit en conditions anoxiques. Plus en détail, le premier dispositif à lit fluidisé comprend un réacteur 19 pourvu à sa base de moyens d'aération 15 permettant de le faire fonctionner en conditions aérobies. Ce réacteur 19 contient un premier matériau support (non représenté) constitué par un microsable de granulométrie moyenne 250 microns et est relié à des moyens 16 permettant de fluidiser ce lit de sable. Les moyens de fluidisation 16 en question comprennent une colonne 17 pourvue à sa base de moyens 18 générant des bulles d'air et permettant d'entraîner l'eau contenue dans cette colonne 17 qui est constituée d'un mélange entre l'alimentation et la recirculation 2, vers un réservoir 20 d'où elle est redistribuée gravitairement dans le réacteur 19. Le dispositif comprend également un organe de décantation lamellaire 21 récupérant l'eau provenant du réacteur 19. A ce sujet, on notera que l'organe de décantation pourra, dans d'autres modes de réalisation, ne pas être pourvu de lamelles. Enfin, des moyens de recirculation externe 8 sont prévus pour renvoyer une partie des eaux provenant de l'organe 21 en amont du bassin de boues activées 9.
Le dispositif de décantation physico-chimique 3 est du type à flocs lestés par un second matériau support constitué par un microsable identique au microsable utilisé dans le dispositif 1 et présentant une granulométrie moyenne de 100 microns et comprend également des moyens d'injection 7 d'au moins un réactif coagulant, des moyens d'injection 4 d'au moins un réactif floculant, une cuve de coagulation - floculation 22, une cuve de maturation 23 et une cuve de décantation 24 présentant des moyens de décantation lamellaire 6. L'installation comprend par ailleurs des moyens de recyclage 5 du matériau support utilisé dans le réacteur 19 du premier dispositif à lit fluidisé 1. Ces moyens de recyclage 5 incluent une canalisation 25 par laquelle le mélange de boues et de matériau support décanté dans la cuve 24 est acheminé vers des moyens de circulation comprenant un hydrocyclone 14 grâce à une pompe 26. Cet hydrocyclone permet de séparer le matériau support recueilli du reste de ces boues et de le renvoyer dans le réacteur 19, le reste des boues étant évacué en 27.
Par temps sec, le fonctionnement de l'installation est le suivant.
L'eau à traiter arrivant dans l'installation par une canalisation d'alimentation principale 38 est envoyée dans le bassin de boues activées 9 qui fonctionne en anoxie et qui permet de débarrasser l'effluent de sa pollution carbonée et de le dénitrifier. La liqueur mixte sortant de ce bassin 9 est ensuite dirigée vers le clarificateur 10, une recirculation 1 1 des boues décantées vers le bassin 9 de boues activées étant prévue.
L'eau dénitrifiée est ensuite dirigée vers le premier dispositif de filtration à lit granulaire 1 où elle est nitrifiée, une recirculation d'une partie de l'effluent nitrifié vers la boue activée dénitrifiante 9 étant prévue. Typiquement, le taux de recirculation est compris entre 200 % et 400 % (jusqu'à 2 à 4 fois le débit moyen de temps sec).
L'eau débarrassée de sa pollution azotée est ensuite envoyée vers le dispositif de décantation physico-chimique 3. Par temps sec, ce dispositif physico-chimique affine l'effluent final en matières en suspension (MES), le déphosphate, et sert d'organe de récupération et de recyclage du matériau support du lit fluidisé, grâce au circuit de recyclage constitué par la pompe 26, la canalisation 25 et l' hydrocyclone 14 qui permettent de récupérer la quasi-intégralité du microsable décanté et de le renvoyer dans le réacteur 19. En temps de pluie moyenne, le débit global de la filière peut être augmenté en mettant en route les moyens d'aération 29 du bassin 9 de boues activées et diminuant ou en arrêtant la recirculation d'eau nitrifiée par les moyens de recirculation 8. Parallèlement, les moyens de recirculation interne du réacteur 19 peuvent également être stoppés. La boue activée utilisée en anoxie par temps sec pour dénitrifier l'eau devient ainsi une boue activée aérobie classique dont le clarificateur, compte-tenu de la suppression de la recirculation 8 permet d'accepter des débits largement supérieurs aux débits de temps sec. Typiquement, il est ainsi possible d'accepter 3 à 5 fois le débit de temps sec si les flux de DCO à traiter n'augmentent pas de façon conséquente.
L'effluent final est alors traité pour la pollution carbonée, est nitrifié (pour des flux en N-NH3 ne dépassant pas environ 1 à 2 fois le flux de temps sec), et déphosphaté.
En temps de fortes pluies, lorsque le débit ou le flux de pollution carbonée dépasse les capacités de la configuration de pluie moyenne, la boue activée 9 et le dispositif de décantation physico-chimique à floc lesté 3 sont alimentés en parallèle au lieu d'être alimenté en série, la boue activée fonctionnant toujours en aérobie et sans recyclage en provenance du réacteur 19 et étant toujours suivi du lit fluidisé 1.
Une partie du débit transite donc alors dans une première filière constituée par le bassin de boues activées 9 et le clarificateur 10 fonctionnant sans recyclages externes, par le dispositif 1 à lit fluidisé, et enfin par le dispositif de décantation physico-chimique 3, tandis qu'une autre partie du débit transite dans une seconde filière constituée par le dispositif de décantation physico-chimique 3 seul (traitant l'excédent de débit non acceptable par la première filière). Dans ce but, l'installation comprend une canalisation d'alimentation annexe 37 permettant d'alimenter directement le dispositif de décantation physico-chimique 3.
La première filière permet de traiter des débits de pluie de l'ordre de 5 fois le débit moyen de temps sec en traitant la pollution carbonée, ammoniacale et le phosphore. La seconde filière permet de traiter des débits de temps de pluies sans limite de débit autre qu'économique, en traitant la pollution carbonée colloïdale et particulaire et la pollution phosphorée.
En référence à la figure 3, un troisième mode de réalisation de l'invention est représenté, qui reprend les caractéristiques de l'installation représentée à la figure 3 sauf en ce qui concerne les points suivants.
Selon ce troisième mode de réalisation, le dispositif amont de traitement biologique n'est plus constitué par un ensemble boue activée et clarificateur mais par un second dispositif biologique mettant en oeuvre un lit fluidisé de matériau granulaire qui, dans le cadre du présent exemple de réalisation est constitué de microsable dont la granulométrie est la même que celle utilisée dans le premier dispositif à lit fluidisé 1 mais différente de celle du microsable utilisé dans le dispositif de décantation physico-chimique 3. Dans ce dispositif, la fluidisation du microsable est assurée par une pompe 30 montée sur un circuit de recirculation 31. Ce dispositif est également équipé de moyens d'aération 32 lui permettant d'être utilisé en aérobie, lorsque ces moyens sont mis en oeuvre, ou en anoxie, lorsqu'ils ne le sont pas.
Par ailleurs, cette installation est équipée d'un dispositif de décantation physicochimique primaire 28 similaire au dispositif 3 mais non relié à des moyens de recyclage de matériau granulaire. Ce dispositif est également pourvu de moyens d'injection 33, 34 d'un agent coagulant et d'un agent floculant.
Enfin, les moyens de recyclage des matériaux pulvérulents utilisés dans les dispositifs 1, 3 et 12 sont constitués par deux pompes 26 et 26a, des canalisations 25a et 25b et de deux hydrocyclones 14, 13 permettant de retourner les microsables récupérés essentiellement en fonction de leur granulométrie respectivement vers le lit fluidisé 12 et vers le dispositif de décantation physico-chimique 3.
Par temps sec, l'eau est acheminée dans l'installation soit directement dans le second dispositif à lit fluidisé 12, par l'entrée 35, c'est-à-dire sans transiter par les moyens de traitement primaire 28, soit par l'entrée 36, c'est-à-dire en transitant par les moyens de traitement 28, mais sans ajout de coagulant et de floculant, ces moyens faisant alors office de moyens de décantation primaire.
Les moyens d'aération 32 du dispositif à lit fluidisé 12 ne sont pas mis en oeuvre, de façon à créer des conditions anoxiques dans celui-ci, conditions permettant de dénitrifier l'eau traitée. A sa sortie du dispositif 12, l'eau est nitrifiée dans le dispositif à lit fluidisé 1, une partie de l'eau nitrifiée étant renvoyée en dénitrification vers le dispositif à lit fluidisé 12 grâce aux moyens de recirculation externe 8. Ensuite, l'eau est traitée dans le dispositif de décantation physico-chimique 3. Les grains de sables récupérés grâce à ces moyens de décantation sont recyclés.
Dans le cadre du présent mode de réalisation, les réacteurs à lit fluidisé 1 et 12 ont été utilisés avec un microsable présentant un granulométrie moyenne de 250 μm, tandis que le décanteur physico-chimique à flocs lestés 3 a été utilisé avec un microsable présentant une granulométrie moyenne de 100 μm (naturellement, dans d'autres modes de réalisation, d'autres matériaux et/ou d'autres granulométrie pourront être utilisés). Lors du fonctionnement par temps sec, une partie du débit du mélange de boue et de grains de matériaux supports extrait par la pompe 26b est envoyée vers l' hydrocyclone 14 et le reste du débit est envoyé par la pompe 26a vers l' hydrocyclone 13. L' hydrocyclone 14 sépare d'une part les grains de sable (quelle que soit leur granulométrie) et d'autre part les boues. Les grains de sable (100 μm et 250 μ ) sont redistribués dans le dispositif 3. L' hydrocyclone 13 sépare d'une part les grains sable de granulométrie 250 μm pour les renvoyer vers le dispositif 12 et d'autre part un mélange de boues et de grains de sable de granulométrie 100 μm qui est renvoyé dans le dispositif 3.
En temps de pluie moyenne, le recyclage 8 de l'eau nitrifiée est réduit ou supprimé, et les moyens d'aérations 32 du réacteur 12 sont activés. Les débits acceptables hydrauliquement par l'installation sont alors multiplié par un facteur de l'ordre de 3 à 6 par rapport au débit de temps sec (pour un taux de recirculation de temps sec de 2 à 5) et l'installation traite la pollution carbonée, phosphorée ainsi qu'un flux de pollution ammoniacale de l'ordre de 1 à plus de 2 fois le flux moyen de temps sec.
En temps de forte pluie, l'eau à traitée est acheminée dans l'installation par l'entrée 36 et le dispositif 28 est mis en oeuvre de façon à fonctionner comme un dispositif de décantation physico-chimique 3, c'est-à-dire que les moyens d'injection de coagulant 34 et de floculant 33 sont mis en oeuvre. Ce dispositif 28 permet de traiter la pollution carbonée particulaire et colloïdale et une partie de la pollution phosphorée de l'eau. A sa sortie du dispositif 28, celle-ci est acheminée, vers les dispositifs 12 et 19 soit montés en série, soit montés en parallèle, où la pollution carbonée soluble peut être traitée, ainsi que la pollution ammoniacale, pour un flux ammoniacal de l'ordre de 1 à plus de 2 fois le flux moyen de temps sec.
En fin de filière le décanteur à flocs lestés 3 joue son rôle de temps sec au débit maximum retenu (de l'ordre de 3 à plus de 6 fois le débit moyen de temps sec).
Le décanteur à floc lesté 3 et/ou le décanteur 28 peuvent également recevoir des débits d'eau à traiter complémentaires ne transitant pas par les dispositifs 1 et 12 et dont seules les pollutions carbonées et phosphatées seront traités. A ce sujet, une canalisation d'alimentation annexe 37 est prévue pour alimenter directement le dispositif 3 en eau à traiter et une évacuation 36a est prévue en sortie du décanteur 28.
On notera que l'on pourra utiliser une installation du même type que celle montrée à la figure 3 en mettant en oeuvre le même matériau support dans les lits 1 et 12. Dans ce cas, les moyens de recyclage pourront être constitués d'un seul hydrocyclone renvoyant le matériau récupéré à la sortie du décanteur 24 vers le lit 12, une partie de ce matériau recyclée retournant vers le lit 1.
Selon le mode de réalisation montré à la figure 4, l'installation comprend :
- un lit fluidisé dénitrifiant 12, utilisant un premier matériau support constitué par un microsable de 500 μm de diamètre moyen équipé de moyens de décantation 12a permettant de retenir ce matériau;
- un lit fluidisé nitrifiant 1 utilisant un deuxième matériau support constitué par un microsable de 250 μm de diamètre moyen équipé de moyens de décantation 21 permettant de retenir ce matériau ; et, - des moyens de décantation physico-chimique 3 incluant un décanteur 24 permettant de retenir les matériaux provenant des lits fluidisés 1 et 12. Ces moyens de décantation physico-chimique 3 sont reliés à un hydrocyclone 13 permettant de recycler le premier et le second matériau support vers le premier lit fluidisé 12. Le deuxième matériau support nitrifiant de petit diamètre ne sera pas retenu dans ce lit fluidisé 12 et s'en échappera vers le lit fluidisé 1.
Les modes de réalisation de l'invention ici décrit n'ont pas pour objet de réduire la portée de l'invention. Il pourra donc y être apporté de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. En particulier, on notera que l'on pourra utiliser un dispositif biologique amont d'un autre type que ceux indiqués ainsi que des dispositifs à lits fluidisés différents. Il pourra bien sûr également être envisagé d'utiliser des moyens de recyclages du ou des matériaux granulaires mis en oeuvre différents de ceux décrits.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Installation pour le traitement d'une eau en vue de son épuration caractérisée en ce qu'elle comprend :
- au moins un premier dispositif de traitement biologique à lit fluidisé ( 1) mettant en oeuvre au moins un premier matériau support de densité supérieure à 1 et pourvu de moyens de recirculation interne (2), et ;
- au moins un dispositif de décantation physico-chimique (3) de l'eau provenant dudit lit fluidisé (1) du type à flocs lestés par au moins un second matériau support de lestage de densité supérieure à 1 et incluant des moyens d'injection (4) d'au moins un matériau floculant dans ladite eau,
- des moyens de recyclage (5,13, 14,25a,25b) dudit premier matériau support et dudit second matériau support de lestage.
2 . Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) inclut des moyens de décantation lamellaire (6).
3 . Installation selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que ledit dispositif de décantation physico-chimique (3) inclut des moyens d'injection (7) d'au moins un matériau coagulant dans ladite eau.
4 . Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend de plus au moins un dispositif de traitement biologique amont prévu en amont dudit dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (1) ainsi que des premiers moyens de recirculation externe (8) d'au moins une partie de l'eau provenant dudit premier dispositif de traitement biologique (1).
5 . Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que ledit dispositif de traitement biologique amont comprend au moins un bassin de boues activées (9), au moins un clarificateur (10), et des seconds moyens de recirculation externe (1 1) des boues provenant dudit clarificateur.
6 . Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit dispositif de traitement biologique amont est un second dispositif de traitement biologique à lit fluidisé (12) mettant en oeuvre un troisième matériau support de densité différente de 1.
7 . Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que ledit troisième matériau support présente une densité supérieure à 1.
8 . Installation selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que les moyens (18,30) de recirculation interne dudit premier et/ou dudit second dispositif de traitement biologique à lit fluidisé comprennent un organe moteur constitué par des moyens permettant de créer un courant ascendant de bulles de gaz (oxygéné ou non).
9 . Installation selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support sont constitués par le même matériau présentant essentiellement la même granulométrie.
1 0. Installation selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support sont constitués par des matériaux de natures et/ou de granulométries différentes.
1 1. Installation selon la revendication 10 caractérisée en ce que lesdits moyens de recyclage (5) de matériau support incluent des moyens (13, 14) permettant de recycler à la fois ledit premier matériau support et ledit deuxième matériau et/ou le troisième matériau support essentiellement vers les dispositifs dont ils proviennent respectivement.
12. Installation selon la revendication 11 caractérisée en ce que le premier et/ou le second dispositif à lit fluidisé (1,12) sont du type permettant de ne retenir que le matériau support qui leur correspond.
13. Installation selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens de décantation primaire (28).
14. Procédé d'utilisation d'une installation pour le traitement d'eau selon l'une des revendications 4 à 13 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant, en présence d'un fort débit d'eau à traiter, à diminuer le taux de recirculation ou à arrêter la recirculation (8) autorisé(e) en temps normal par lesdits moyens de recirculation interne et/ou externe.
15. Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à faire fonctionner en conditions aérobies ledit ou lesdits dispositif(s) de traitement biologique amont.
16. Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant, en présence d'un très fort débit d'eau à traiter, à alimenter, ledit premier dispositif biologique à lit fluidisé et ledit dispositif de traitement biologique amont en parallèle.
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