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WO2001042150A1 - Procede et installation de traitement d'eaux residuaires comprenant un traitement additionnel des boues par ozonation - Google Patents

Procede et installation de traitement d'eaux residuaires comprenant un traitement additionnel des boues par ozonation Download PDF

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WO2001042150A1
WO2001042150A1 PCT/FR2000/002973 FR0002973W WO0142150A1 WO 2001042150 A1 WO2001042150 A1 WO 2001042150A1 FR 0002973 W FR0002973 W FR 0002973W WO 0142150 A1 WO0142150 A1 WO 0142150A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sludge
ozone
treatment
reactor
biological
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/FR2000/002973
Other languages
English (en)
Inventor
Eric Thieblin
Anne Mechineau
Roger Pujol
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 EP00971503A priority Critical patent/EP1240108A1/fr
Priority to US10/148,077 priority patent/US6780319B1/en
Priority to AU10349/01A priority patent/AU1034901A/en
Priority to DE1240108T priority patent/DE1240108T1/de
Priority to CA 2394359 priority patent/CA2394359C/fr
Priority to BR0016220A priority patent/BR0016220A/pt
Priority to JP2001543454A priority patent/JP2004501739A/ja
Publication of WO2001042150A1 publication Critical patent/WO2001042150A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1221—Particular type of activated sludge processes comprising treatment of the recirculated sludge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • 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 subject of the present invention is a process and an installation for purifying waste water, in particular urban or industrial waste water, comprising an additional treatment of the sludge by ozonation in order to reduce the quantities of sludge produced by a biological treatment and d '' increase the flows passing through the sludge clarification system.
  • the present invention also proposes to reduce, on the one hand, the cost of treating excess sludge and on the other hand, the investment costs of the water-sludge separation system.
  • EP-A-0 645 347 which describes a process in which an ozone treatment of the sludge is carried out, coupled with a pretreatment with Acid pH of the sludge, in order to reduce the production of excess sludge.
  • a variant of this known treatment is described in FR-A-2 766 813 which describes a process in which the ozonization treatment is coupled to a mechanical treatment of the sludge.
  • the process for obtaining these granules consists in the addition of “nuclei” or even of micro-supports as well as in high ascending speeds of the water to be treated applied in the anaerobic reactor.
  • An example of application of this method is given in the publication “Granular Sludge Formation in the Anaerobic Expanded Micro-Carrier Process” published in “Water Science Technology” vol 23, pp 1167-1177.
  • the present invention has set itself the objective of solving the problem consisting in directly obtaining flocs having the appearance of granules or granular sludges, allowing an improvement in the decantability of the sludges, and this, in an aerobic environment without specific seeding.
  • the present invention relates to a process for purifying waste water loaded with organic matter, which comprises a step of biological treatment of water during which the organic matter contained in the water is degraded by microorganisms by producing sludge and a water-sludge separation step, the sludge leaving the separation step being recycled in the biological treatment step, this process being characterized in that it further comprises a step of degrading the sludge , resulting either from the biological treatment stage, or from the separation stage during which the sludge is brought into contact with an ozone gas under conditions making it possible to obtain a flock consisting of granules whose average size is greater than 200 microns, the rate of volatile matter is between 50 and 65%, the thickening factor of these granular sludges, after settling during penda nt 30 minutes always being greater than 4, the conditions for obtaining said granular sludge consisting in:
  • the ozonation step can be carried out continuously or discontinuously.
  • the action of ozone induces a stress of the bacterial metabolism characterized by the solubilization of organic and mineral matter and a substantial modification of the bacterial metabolism.
  • the enzymatic reaction to stress is called maintenance energy.
  • One of the visible causes is the regrouping of the floc in a new granular structure, that is to say a physical self-protection of the bacterial fauna against stress.
  • the bacteria will use the substrate from the treated water no longer to reproduce but to resist the effects of stress by increasing the maintenance energy.
  • the present invention relates to a water treatment installation implementing the method defined above.
  • This installation comprises at least one biological treatment reactor receiving the raw water loaded with organic matter which is degraded by microorganisms by producing sludge and a solid / liquid separator which receives the waste water coming from the biological reactor and which ensures the separation sludge water, a recycling loop making it possible to return to the biological reactor at least a portion of the sludges thus separated.
  • This installation is characterized in that it comprises a means of degrading the sludge collecting part of the sludge coming either from the biological reactor or from the separator and subjecting this sludge to an ozonation treatment, the sludge thus treated then being recycled in the reactor organic.
  • Figure 1 is a schematic view of an exemplary embodiment of a wastewater treatment installation implementing the method of the invention
  • FIGS. 2 and 3 schematically represent two embodiments of the means for degrading the sludge
  • FIGS. 4 and 5 respectively illustrate the appearance of the flock obtained according to the process which is the subject of the invention and according to the prior art
  • Figure 6 illustrates the monitoring of sludge production as a function of time, for each treatment channel.
  • FIG. 1 schematically represents a wastewater treatment plant
  • At least one biological treatment reactor 2 such as in particular an aeration tank, a reactor with fixed cultures or with free cultures, an anaerobic digester or the like, in which the organic materials contained in the raw water are degraded by microorganisms by producing sludge;
  • a solid-liquid separation means such as for example a clarifier 3 which receives the waste water from the biological reactor 2 and which separates the water from the sludge; a treated water outlet 4 which collects the water at the outlet of the clarifier
  • This recycling loop 5 provides a flow rate representing 50 to 300% of the normal flow rate of waste water to be treated by the treatment plant.
  • the installation further comprises a sludge degradation loop 6 which collects part of the sludge from the biological reactor 2 and which returns this sludge to the reactor 2 after passing through a sludge ozonization system designated in its together by the reference 7 in FIG. 1.
  • the sludges which are degraded by ozonation in the system 7 can come either from the biological treatment of the water to be treated (as illustrated by FIG. 1), or from the device for sludge separation 3.
  • FIG. 2 represents an exemplary embodiment of an ozonation system 7 according to the invention.
  • this system comprises a supply 20 of sludge from the biological reactor 2, a feed or recovery pump 8 of this sludge supplying a dynamic mixer 9 driven by a motor 10 and which is provided with a pipe supply 11 of an ozone gas consisting of ozone mixed with a carrier gas which may be air or oxygen or a mixture of these two gases, the mixing between the sludge and the ozone gas being carried out in this dynamic mixer 9.
  • the system 7 also comprises a reaction chamber 12 in which the ozone gas mixed with the sludge is exhausted, the contact time between the latter and the ozone gas being between 10 seconds and 90 minutes, preferably between 5 and 30 minutes.
  • the treated sludge is removed at 13 and recycled to the biological reactor 2.
  • a system 14 is provided for removing residual gas, for example to a unit for destroying residual ozone.
  • the carrier gas consists of oxygen
  • the biological reactor is an aeration tank
  • Figure 3 there is shown another embodiment of the system 7 ensuring the degradation, by ozonation, of the sludge.
  • this system comprises a reactor 17 for bringing ozone into contact with the sludge to be treated, the latter being brought in from the biological reactor 2 via a feed pump 15 or recovery, this reactor 17 being provided with an ozone gas inlet 16 composed of ozone mixed with a carrier gas which may be air or oxygen or a mixture of the two gases.
  • a carrier gas which may be air or oxygen or a mixture of the two gases.
  • the contact time between the sludge and the ozone gas bubbles is between 10 seconds and 90 minutes, preferably between 5 and 30 minutes.
  • the sludge is evacuated at 18 in order to be brought back to the biological reactor 2.
  • the reactor 17 comprises, at its upper part, a means 19 for evacuating the residual gas, for example towards a unit for destroying the residual ozone.
  • oxygen as a carrier gas
  • the biological reactor 2 is an aeration tank, it will be possible, after destruction or not of the residual ozone, to return the oxygen in the aeration tank.
  • FIG. 5 shows the appearance of the flock obtained.
  • the treatment conditions, the characteristics of the treated raw water and the sludge concentration in the aeration tank were the same as those of the reference example, but the sludge was subjected to an additional treatment, by ozonation in accordance with the present invention.
  • the ozonation treatment according to the invention was carried out so as to treat 800 g. of MES per day or once the mass of the aeration tank per day, with an ozone dose of 5 g. per kg of MES treated.
  • the ozonation was carried out in accordance with the exemplary implementation of the invention illustrated in FIG. 2. After one month of operation, the production of sludge averaged 5 g MES / day. and the sludge index amounted to 30 ml / g., which allows settling rates of the order of 4 m / h.
  • the characteristics of the treated water were as follows: CODt: 50 mg / l.
  • the appearance of the flock is shown in Figure 4. It is in the form of small granules whose average size is greater than 200 microns, whose volatile content is 60%, and whose thickening factor after 30 minutes of settling, amounts to 6.
  • the monitoring of the production of sludge, as a function of time, is represented in FIG. 6, for each treatment path.
  • the sludge produced can be twelve times less important than that from a conventional process.
  • a proportion of sludge reduced by 40 to 95% has been observed compared to a conventional treatment without the addition of chemical reagents;
  • sludge index characterizing their decantability, less than 50 ml / g or even less than or equal to 30 ml / g to compare with the sludge index obtained in the case of conventional installations (100 to 150 ml / g .);
  • the partial oxidation of the sludge by ozone leads to the production of assimilable organic materials, usable, in particular, as nutrients in the denitrification stage.

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Abstract

Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte une étape de dégradation des boues, issues soit de l'étape de traitement biologique, soit de l'étape de séparation au cours de laquelle les boues sont mises au contact d'un gaz ozoné dans des conditions permettant d'obtenir un floc constitué de granules dont la dimension moyenne est supérieure à 200 microns, le taux de matière volatile est compris entre 50 et 65 %, le facteur d'épaississement de ces boues granuleuses, après une décantation de 30 minutes étant toujours supérieur à 4, les conditions d'obtention desdites boues granulaires consistant à: traiter entre 0,1 et 2 fois la masse de boues présente dans l'étape de traitement biologique et de préférence entre 0,7 et 1,5 et, appliquer une dose d'ozone comprise entre 3 et 100 grammes d'ozone par kilogramme de matières en suspension (MES) traitées, de préférence entre 4 et 10 grammes d'ozone par kilo de MES traité.

Description

Procédé et instaliation de traitement d'eaux résiduaires comprenant un traitement additionnel des boues par ozonation
La présente invention a pour objet un procédé et une installation d'épuration d'eaux usées, notamment d'eaux résiduaires urbaines ou industrielles, comportant un traitement additionnel des boues par ozonation afin de réduire les quantités de boues produites par un traitement biologique et d'augmenter les flux transitant par le système de clarification des boues.
La présente invention se propose également de réduire, d'une part, le coût de traitement des boues en excès et d'autre part, les coûts d'investissement du système de séparation eaux-boues.
Il est connu que le traitement des eaux résiduaires fait largement appel aux procédés des boues activées qui sont basés sur le principe de la floculation naturelle de populations bactériennes mises au contact avec l'eau à épurer. On obtient ainsi un mélange appelé liqueur mixte qui est placé dans des conditions d'aération nécessaires à la transformation biochimique de la matière organique carbonée ou azotée qui est contenue dans l'eau à traiter.
Il s'agit là de procédés performants, largement utilisés, mais dont la capacité hydraulique de traitement est fréquemment limitée en raison de problèmes biologiques qui affectent négativement la décantabilite des boues floculees (il se produit un foisonnement des boues) et, par voie de conséquence, réduisent le débit admissible lors de la clarification qui constitue l'étape finale et clé du traitement.
Par ailleurs, on sait que les procédés de traitement biologiques présentent l'inconvénient de produire d'importantes quantités de boues en excès, dont la destination finale pose des problèmes en ce qui concerne la sauvegarde de l'environnement et dont le coût d'évacuation est de plus en plus prohibitif. Afin de résoudre ces problèmes, on a proposé diverses solutions. A titre d'exemple, on mentionnera l'utilisation de chlore ou d'ozone afin de réduire la prolifération de germes filamenteux. A titre d'exemple de cette solution, on peut citer la publication « Domestic and Industrial Wastewater Treatment with Ozonated Activated Sludge » de H-Van Leeu en parue dans « Ozone Science and Engineering », Vol. 10 pp 291-308 (1988). En ce qui concerne le problème de la réduction de la production des boues, on peut se référer à EP-A-0 645 347 qui décrit un procédé dans lequel on effectue un traitement à l'ozone de la boue, couplé à un prétraitement à pH acide de la boue, afin de réduire la production de boues en excès. Une variante de ce traitement connu est décrite dans FR-A-2 766 813 qui décrit un procédé dans lequel le traitement d'ozonation est couplé à un traitement mécanique des boues.
On notera que la mise en oeuvre de ces procédés connus permet d'obtenir une amélioration notable de la décantabilite des boues (entre 20 et 50%).
On connaît également la possibilité d'obtenir des boues présentant l'aspect de granules ou boues granuleuses.
En milieu anaérobie, le procédé d'obtention de ces granules consiste dans l'addition de « nucléi » voire de micro-supports ainsi que dans des vitesses ascensionnelles élevées de l'eau à traiter appliquées dans le réacteur anaérobie. Un exemple d'application de cette méthode est donné dans la publication « Granular Sludge Formation in the Anaérobie Expanded Micro- Carrier Process » parue dans « Water Science Technology » vol 23, pp 1167-1177.
En milieu aérobie, un premier exemple d'application d'obtention de boues granuleuses aérobies est donné dans la publication « Aérobic Granulation in a Sequencing Batch Reactor » de J.J. Beun et al, parue dans « Water Research » Vol 33, n° 10 pp 2283-2290 - 1998. La filière utilisée est du type SBR (« Sequencing Batch Reactor ») et le mode d'obtention des boues granuleuses est très dépendant des conditions de fonctionnement de l'installation et passe obligatoirement par une première étape conduisant à la formation de granules filamenteux, avec des champignons spécifiques type Fungi.
Partant de cet état de la technique, la présente invention s'est fixée pour objectif de résoudre le problème consistant à obtenir directement des flocs présentant l'aspect de granules ou de boues granuleuses, permettant une amélioration de la décantabilite des boues, et ce, en milieu aérobie sans ensemencement spécifique.
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé d'épuration d'eaux résiduaires chargées en matières organiques, qui comporte une étape de traitement biologique des eaux durant laquelle les matières organiques contenues dans les eaux sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues et une étape de séparation eau- boues, les boues en sortie de l'étape de séparation étant recyclées dans l'étape de traitement biologique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une étape de dégradation des boues, issues, soit de l'étape de traitement biologique, soit de l'étape de séparation au cours de laquelle les boues sont mises au contact d'un gaz ozone dans des conditions permettant d'obtenir un floc constitué de granules dont la dimension moyenne est supérieure à 200 microns, le taux de matière volatile est compris entre 50 et 65 %, le facteur d'épaississement de ces boues granuleuses, après une décantation pendant 30 minutes étant toujours supérieur à 4, les conditions d'obtention desdites boues granuleuses consistant à :
- traiter entre 0,1 et 2 fois la masse de boues présente dans le traitement biologique et de préférence entre 0,7 et 1 ,5 et, - appliquer une dose d'ozone comprise entre 3 et 100 grammes d'ozone par kilo de matières en suspension (MES) traitées, de préférence entre 4 et 10 grammes d'ozone par kg de MES traité. Selon la présente invention, l'étape d'ozonation peut être mise en oeuvre de manière continue ou discontinue.
Une explication des phénomènes découverts par la présente titulaire est donnée ci-après. L'action de l'ozone induit un stress du métabolisme bactérien caractérisé par la solubilisation de matières organiques et minérales et une modification substantielle du métabolisme bactérien. La réaction enzymatique par rapport au stress est appelée énergie de maintenance. L'une des causes visibles est le regroupement du floc dans une nouvelle structure granuleuse, c'est-à-dire une autoprotection physique de la faune bactérienne contre le stress. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, les bactéries vont utiliser le substrat provenant de l'eau traitée non plus pour se reproduire mais pour résister aux effets du stress par augmentation de l'énergie de maintenance.
Selon un deuxième aspect la présente invention a pour objet une installation de traitement des eaux mettant en oeuvre le procédé défini ci-dessus.
Cette installation comprend au moins un réacteur de traitement biologique recevant les eaux brutes chargées en matières organiques qui sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues et un séparateur solide/liquide qui reçoit les eaux résiduaires provenant du réacteur biologique et qui assure la séparation de l'eau des boues, une boucle de recyclage permettant de ramener vers le réacteur biologique au moins une partie des boues ainsi séparées. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de dégradation des boues recueillant une partie des boues provenant soit du réacteur biologique soit du séparateur et soumettant ces boues à un traitement d'ozonation, les boues ainsi traitées étant ensuite recyclées dans le réacteur biologique.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent de façon schématique des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
Sur les dessins :
La figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'une installation de traitement d'eaux résiduaires mettant en oeuvre le procédé objet de l'invention ;
Les figures 2 et 3 représentent de façon schématique deux modes de réalisation du moyen de dégradation des boues,
Les figures 4 et 5 illustrent respectivement l'aspect du floc obtenu selon le procédé objet de l'invention et selon la technique antérieure, et
La figure 6 illustre le suivi de la production de boues en fonction du temps, pour chaque filière de traitement.
En se référant à la figure 1 qui représente de façon schématique une station d'épuration d'eaux usées, on voit que cette dernière comprend :
- une arrivée d'eau brute 1 chargée en matières organiques ;
- au moins un réacteur de traitement biologique 2, tel que notamment un bassin d'aération, un réacteur à cultures fixées ou à cultures libres, un digesteur anaérobie ou autres, dans lequel les matières organiques contenues dans l'eau brute sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues ;
- un moyen de séparation solide-liquide tel que par exemple un clarificateur 3 qui reçoit les eaux résiduaires provenant du réacteur biologique 2 et qui sépare l'eau des boues ; - une sortie d'eau traitée 4 qui recueille l'eau en sortie du clarificateur
3 et,
- une boucle de recyclage 5 des boues provenant du clarificateur 3, ces boues étant ainsi ramenées en tête du réacteur biologique 2 comme on le voit clairement sur la figure 1. Cette boucle de recyclage 5 assure un débit représentant de 50 à 300% du débit normal des eaux résiduaires devant être traitées par la station d'épuration.
Selon l'invention, l'installation comporte en outre une boucle 6 de dégradation des boues qui recueille une partie des boues du réacteur biologique 2 et qui renvoie ces boues dans le réacteur 2 après passage dans un système d'ozonation des boues désigné dans son ensemble par la référence 7 sur la figure 1. Selon l'invention, les boues qui sont dégradées par ozonation dans le système 7 peuvent être issues soit du traitement biologique des eaux à traiter (comme illustré par la figure 1) , soit du dispositif de séparation des boues 3.
La figure 2 représente un exemple de réalisation d'un système d'ozonation 7 selon l'invention. Dans cet exemple non limitatif, ce système comprend une alimentation 20 en boues provenant du réacteur biologique 2, une pompe d'alimentation ou de reprise 8 de ces boues alimentant un mélangeur dynamique 9 entraîné par un moteur 10 et qui est muni d'une conduite d'alimentation 11 d'un gaz ozone constitué d'ozone mélangé à un gaz vecteur pouvant être de l'air ou de l'oxygène ou un mélange de ces deux gaz, le mélange entre les boues et le gaz ozone étant effectué dans ce mélangeur dynamique 9 .
Le système 7 comporte en outre une chambre de réaction 12 dans laquelle s'effectue l'épuisement du gaz ozone mélangé aux boues, le temps de contact entre ces dernières et le gaz ozone étant compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes. Les boues traitées sont évacuées en 13 et recyclées dans le réacteur biologique 2. On prévoit un système d'évacuation 14 du gaz résiduel par exemple vers une unité de destruction de l'ozone résiduel. Avantageusement, lorsque le gaz vecteur est constitué d'oxygène et que le réacteur biologique est un bassin d'aération, on pourra, après ou sans destruction de l'ozone résiduel, renvoyer l'oxygène dans le bassin d'aération. Sur la figure 3, on a représenté un autre exemple de réalisation du système 7 assurant la dégradation, par ozonation, des boues. Dans cet exemple de réalisation, ce système comprend un réacteur 17 de mise en contact de l'ozone avec les boues à traiter, celles-ci étant amenées depuis le réacteur biologique 2 par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation 15 ou de reprise, ce réacteur 17 étant muni d'une arrivée de gaz ozone 16 composé d'ozone mélangé à un gaz vecteur qui peut être de l'air ou de l'oxygène ou un mélange des deux gaz. Avantageusement, le temps de contact entre les boues et les bulles de gaz ozone est compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes. Les boues sont évacuées en 18 afin d'être ramenées vers le réacteur biologique 2. Le réacteur 17 comporte, à sa partie supérieure, un moyen d'évacuation 19 du gaz résiduel, par exemple vers une unité de destruction de l'ozone résiduel. Comme décrit précédemment en référence à la figure 2, dans le cas d'utilisation d'oxygène comme gaz vecteur et lorsque le réacteur biologique 2 est un bassin d'aération, on pourra après destruction ou non de l'ozone résiduel, renvoyer l'oxygène dans le bassin d'aération.
On a donné ci-après, d'une part, un exemple de référence conforme à un procédé classique de traitement des eaux et un exemple de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention. Les deux procédés ont été mis en oeuvre dans les mêmes conditions de charges massique et volumique appliquées et le procédé biologique de traitement des eaux utilisé était du type boues activées. Bien entendu, ces exemples peuvent être extrapolés à tous types de procédés biologiques qu'ils soient de type à base de cultures libres ou fixées.
1 °) Exemple de référence :
On a utilisé en tant que réacteur biologique 2, un bassin d'aération présentant un volume de 200 litres, la concentration de boues dans le bassin d'aération étant de 4 grammes MES par litre. Le bassin était alimenté par de l'eau brute présentant les caractéristiques suivantes :
Débit d'alimentation : 26 I / heure
DCOt : 300 mg/l MES : 80 mg/l
La production de boues obtenue après un mois de fonctionnement s'est élevée en moyenne à 60 g MES/jours, l'indice de boues s'élevait à 120 ml/g, ce qui autorise des vitesses de décantation de l'ordre de 1 m/h, et le facteur d'épaississement après 30 minutes de décantation était égal à 2.
Les caractéristiques de l'eau traitée étaient les suivantes : DCOt : 45 mg/l.
MES : 10 mg/l.
On a représenté sur la figure 5, l'aspect du floc obtenu. On retrouve un aspect de floc traditionnel des procédés à boues activées fonctionnant en faibles charges avec la présence de nombreux protozoaires; le taux de matières volatiles des boues s'élève à 75 %.
2°) Exemple de mise en oeuyre du procédé de l'invention :
Les conditions de traitement, les caractéristiques des eaux brutes traitées et la concentration en boues dans le bassin d'aération étaient les mêmes que celles de l'exemple de référence mais les boues ont été soumises à un traitement additionnel, par ozonation conformément à la présente invention.
Le traitement d'ozonation selon l'invention a été réalisé de manière à traiter 800 g. de MES par jour soit une fois la masse du bassin d'aération par jour, avec une dose d'ozone de 5 g. par kg de MES traitées. L'ozonation a été effectuée conformément à l'exemple de mise en oeuvre de l'invention illustré par la figure 2. Après un mois de fonctionnement, la production de boues s'est élevée en moyenne à 5 g MES/j. et l'indice de boues s'est élevé à 30 ml/g., ce qui autorise des vitesses de décantation de l'ordre de 4 m/h.
Les caractéristiques de l'eau traitée étaient les suivantes : DCOt : 50 mg/l.
MES : 10 mg/l.
L'aspect du floc est représenté sur la figure 4. Il se présente sous la forme de petits granules dont la dimension moyenne est supérieure à 200 microns, dont la teneur en matières volatiles est de 60 %, et dont le facteur d'épaississement après 30 minutes de décantation, s'élève à 6.
Le suivi de la production de boues, en fonction du temps, est représenté sur la figure 6, pour chaque filière de traitement.
On a observé, ce qui constitue une constatation tout à fait surprenante et inattendue, que les effets du traitement conforme à la présente invention continuent à se manifester dans le temps et qu'ils sont irréversibles.
Par rapport à l'exemple de référence décrit ci-dessus, les résultats mentionnés ci-dessus procurés par le procédé de l'invention apportent les avantages suivants :
- augmentation d'un facteur de 4 à 6 des flux hydrauliques traités par le séparateur ;
- diminution importante de la quantité de boues produites : les boues produites peuvent être douze fois moins importantes que celles issues d'un procédé classique. Ainsi, on a constaté une proportion de boues réduites de 40 à 95% par rapport à un traitement conventionnel sans addition de réactifs chimiques ;
- les quantités d'ozone mises en oeuvre sont faibles, ce qui rend le procédé économiquement attractif grâce aux gains significatifs obtenus sur les coûts d'élimination des boues ainsi que sur le coût d'investissement de la station notamment en raison de la diminution des dimensions du dispositif de séparation liquide/solide;
- obtention d'un indice de boues, caractérisant leur décantabilite, inférieur à 50 ml/g voire inférieur ou égal à 30 ml/g à comparer avec l'indice des boues obtenu dans le cas des installations classiques (100 à 150 ml/g.);
- aucun ensemencement particulier n'est nécessaire.
Par ailleurs, l'oxydation partielle des boues par l'ozone entraîne la production de matières organiques assimilables, utilisables, en particulier, comme nutrients dans l'étape de dénitrification.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre et aux exemples de réalisation décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé d'épuration d'eaux résiduaires chargées en matières organiques qui comporte une étape de traitement biologique des eaux durant laquelle les matières organiques contenues dans les eaux sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues et une étape de séparation eau-boue, les boues en sortie de l'étape de séparation étant recyclées dans l'étape de traitement biologique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une étape de dégradation des boues, issues soit de l'étape de traitement biologique, soit de l'étape de séparation au cours de laquelle les boues sont mises au contact d'un gaz ozone dans des conditions permettant d'obtenir un floc constitué de granules dont la dimension moyenne est supérieure à 200 microns, le taux de matière volatile est compris entre 50 et 65 %, le facteur d'épaississement de ces boues granuleuses, après une décantation de 30 minutes étant toujours supérieur à 4, les conditions d'obtention desdites boues granulaires consistant à :
- traiter entre 0,1 et 2 fois la masse de boues présente dans l'étape de traitement biologique et de préférence entre 0,7 et 1 ,5 et,
- appliquer une dose d'ozone comprise entre 3 et 100 grammes d'ozone par kilogramme de matières en suspension (MES) traitées, de préférence entre 4 et 10 grammes d'ozone par kilo de MES traité.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de dégradation par l'ozone est mise en oeuvre de façon continue.
3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de dégradation par l'ozone est mise en oeuvre de façon discontinue.
4- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le temps de contact entre le gaz ozone et les boues à dégrader par ozonation est compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes.
5 - Installation de traitement des eaux mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes qui comprend un réacteur de traitement biologique (2) recevant les eaux brutes chargées en matières organiques qui sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues et un séparateur solide/liquide (3) qui reçoit les eaux résiduaires provenant du réacteur biologique et qui assure la séparation de l'eau des boues, une boucle de recyclage (5) permettant de ramener vers le réacteur biologique au moins une partie des boues ainsi séparées, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen (7) de dégradation des boues recueillant une partie des boues provenant soit du réacteur biologique (2) soit du séparateur (3) et soumettant ces boues à un traitement d'ozonation, les boues ainsi traitées étant ensuite recyclées dans le réacteur biologique.
6 - Installation selon la revendication 5 caractérisée en ce que le moyen (7) de dégradation des boues par ozonation comprend un mélangeur dynamique (9) recevant d'une part les boues à traiter et d'autre part, un gaz ozone, ce mélangeur alimentant une chambre de réaction (12) dans laquelle s'effectue l'épuisement du gaz ozone mélangé aux boues, ces dernières après traitement étant recyclées dans le réacteur biologique (2), ladite chambre de réaction comportant en outre un moyen d'évacuation (14) du gaz résiduel.
7 - Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que le temps de contact des boues et du gaz ozone dans ladite chambre de réaction (12) est compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes.
8 - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen (7) de dégradation des boues par ozonation comprend un réacteur (17) dans lequel s'effectue la mise en contact du gaz ozone avec les boues à traiter, les boues après traitement étant recyclées vers le réacteur biologique (2), un moyen d'évacuation (19) du gaz résiduel étant prévu à la partie supérieure dudit réacteur (17).
9 - Installation selon la revendication 8 caractérisée en ce que le temps de contact entre les boues et le gaz ozone dans ledit réacteur (17) est compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes.
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