BE1003728A3 - Procede et installation physico-chimiques pour le traitement et l'epuration des eaux usees. - Google Patents
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Abstract
Procédé pour le traitement des eaux usées caractérisé en ce que : - on alimente les eaux usées à traiter avec un agent chimique primaire injecté par le sommet dans un floculateur (12) où l'écoulement s'effectue du haut vers le bas; - ces eaux passent dans un coagulateur (2) où elles sont mises en contact avec un agent chimique secondaire, le sens de circulation des eaux dans le coagulateur (2) étant inverse à celui dans le floculateur (12); - ces eaux passent dans un flottateur (1) dans lequel le courant de liquide constitué d'eaux traitées s'écoule vers le bas, tandis que des microbulles provenant essentiellement d'une alimentation (3) de préférence située sur la périphérie et dans le bas du flottateur, se déplacent en sens inverse en emportant les particules séparées.
Description
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PROCEDE ET INSTALLATION PHYSICO-CHIMIQUES POUR LE
TRAITEMENT ET L'ÉPURATION DES EAUX USEES Objet de l'invention
EMI1.1
--------------------
La présente invention concerne un nouveau procédé et une nouvelle installation physico-chimiques avec mélangeur par microbulles pour le traitement et l'épuration des eaux usées ou analogues.
Etat de la technique
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Actuellement, les installations classiques sont des installations d'épuration biologique où l'on charge des bactéries d'exécuter des tâches d'épuration. Le principal inconvénient de telles installations est leur taille gigantesque. En outre, il existe un risque de pollution ultérieure des eaux traitées, par les microorganismes.
Il est également connu d'utiliser des dispositifs basés sur des procédés physico-chimiques pour le traitement d'effluents industriels. Cependant ces dispositifs sont fort complexes et très coûteux, aussi bien en fonctionnement qu'en entretien. De plus l'utilisation de tels dispositifs demande une main d'oeuvre très qualifiée. Souvent de tels procédés nécessitent une étape supplémentaire de séchage. Un exemple connu de traitement et d'épuration des eaux usées est décrit ci-dessous.
Enfin, les dispositifs et procédés sont spécifiques à chaque type d'effluents et ne peuvent convenir pour l'utilisation de différents types d'effluents.
Buts de l'invention
EMI1.3
-------------------
Un premier but de la présente invention vise à concevoir un procédé et une installation basés sur des
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principes physico-chimiques, simple et peu coûteux a l'emploi.
Un autre but de la présente invention vise à minimiser le travail mécanique nécessaire, au traitement des eaux usées et donc l'énergie nécessaire à l'exploitation du procédé selon l'invention.
Un autre but est de concevoir une installation de taille aussi réduite que possible.
Un autre but est de permettre de traiter par le procédé selon l'invention plusieurs types différents d'effluents.
Un autre but de l'invention est d'augmenter le rendement de l'épuration des eaux usées.
Un but complémentaire de l'invention est d'éviter l'étape supplémentaire de séchage des résidus (boues) du traitement.
D'autres buts et avantages apparaîtront dans la
EMI2.1
description qui suit.
1 Elements caractéristiques de l'invention ----------------------------------------
Le procédé de traitement des eaux usées ou analogues selon la présente invention comporte essentiellement les étapes suivantes : - on alimente les eaux usées à traiter avec un agent chimique primaire injecté par le sommet dans un flocu- lateur où l'écoulement s'effectue du haut. vers le bas ; - ces eaux passent ensuite dans un coagulateur où elles sont mises en contact avec un agent chimique secondai- re, le sens de circulation des eaux dans le coagulateur étant inverse à celui dans le floculateur ;
- ces eaux, passent dans un flottateur dans lequel le courant de liquide constitué
EMI2.2
1 e d'eaux traitées s'écoule vers le bas, tandis que des microbulles provenant essentiellement
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EMI3.1
.) d'une alimentation de préférence située sur la péri- phérie et dans le bas du flottateur, se déplacent en sens inverse en emportant les particules séparées.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte essentiellement les éléments suivants : - un floculateur en forme de colonne recevant les eaux usées à traiter et l'agent chimique primaire et dans lequel les eaux usées circulent de haut en bas ; - un coagulateur en forme de colonne alimenté par le bas depuis le floculateur et recevant un agent chimique secondaire, de préférence mélangé avec de l'eau satu- rée en gaz, formant des microbulles ; - un flottateur en forme de colonne alimente par le haut
EMI3.2
N à partir du coagulateur et dans lequel les eaux trai- tées circulent vers le bas en sens inverse des micro- bulles qui emportent les particules séparées, ces trois éléments précités étant disposés de manière con- centrique l'un autour de l'autre ;
- un adducteur d'eaux usées mélangées à l'agent primaire injecté qui est raccordé au floculateur par le haut, - un adducteur d'agent secondaire éventuellement mélangé avec de l'eau saturée en gaz qui est disposé au milieu et dans le bas du coagulateur, - un évacuateur d'eaux traitées qui est raccordé au flottateur dans le bas, - une deuxième arrivée en forme de couronne en eau satu- rée de gaz qui est raccordée sur la périphérie et dans la partie inférieure du flottateur, et - un collecteur de particules qui est disposé en haut du flottateur.
L'installation comporte également un dispositif d'absorption en forme de colonne où s'effectue le mélange gaz-eau afin d'obtenir de l'eau saturée en gaz formant des microbulles qui sera injectée dans le flottateur et éventuellement avec l'agent secondaire dans le coagulateur.
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D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'une forme d'exécution préférée qui suit.
Brève description des figures
EMI4.1
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La figure 1 décrit un exemple d'installations connues appartenant à l'état de la technique.
La figure 2 représente une vue globale de l'installation selon l'invention.
La figure 3 représente plus précisément une vue schématique de l'ensemble floculateur-coagulateurflottateur.
Description d'une installation de l'état de la technique
EMI4.2
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L'effluent composé d'eaux usées est mélangé avec des produits chimiques de floculation et/ou coagulation (neutralisation) par l'intermédiaire d'agitateur (s). Ce mélange peut éventuellement s'effectuer en deux opérations dans deux bassins différents.
Les eaux usées sont ensuite amenées vers le bassin de flottation, en général par pompage, ce qui a pour inconvénient de casser les flocons déjà formés.
De l'eau saturée en gaz est produite dans un ballon de saturation par mise en contact d'un gaz comprimé avec l'eau provenant d'une source"neutre". En règle générale, cette eau"neutre"ne provient pas directement de l'effluent traité ou bien a dû subir un traitement supplémentaire d'épuration en vue du recyclage.
Cette eau saturée en gaz est introduite dans le fond du bassin de flottation et lors de la détente forme des microbulles qui emportent vers le haut les flocons composés de particules séparées.
Les matières en suspension ou flocons sont éliminés du bassin de flottation par raclage circulaire de la
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surface. Il en résulte que les boues raclées sont composées à 95% d'eau et nécessitent de ce fait une étape supplémentaire de séchage.
Un autre inconvénient de l'installation décrite est sa taille gigantesque, en particulier du bassin de flottation.
Description d'un mode d'exécution préféré de l'invention
EMI5.1
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Les eaux usées 13 sont pompées en 24 vers un adducteur 6 et arrivent dans le floculateur 12 ou elles s'écoulent du haut vers le bas et passent dans le coagulateur 3 où elles s'écoulent du bas vers le haut.
On injecte également dans le floculateur 12 avec les eaux usées, grâce à un injecteur statique, un agent chimique primaire 22 qui provoque essentiellement la floculation mais également en partie la coagulation des particules contenues dans les eaux usées.
Dans le fond du coagulateur 2 on injecte par l'injecteur 4, de préférence en forme de plateau circulaire l'agent chimique secondaire 23, qui est un agent polyélectrolite jouant le rôle d'agent de neutralisation et de coagulation.
La forme de plateau circulaire de l'injecteur 4 permet de mieux homogénéiser le mélange eaux usées/ agent secondaire.
De préférence, cet agent secondaire est mélangé à de l'eau saturée de gaz. Cette eau saturée qui est initialement à une pression de 6 bars, subit une détente lors du passage par la valve de régulation 21 provoquant ainsi la formation de microbulles.
Les compositions de ces différents agents chimiques dépendent de la nature des eaux usées et sont connues du spécialiste.
Les quantités de ces produits chimiques à injecter dans les eaux usées sont déterminées par un examen
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de laboratoire préalable.
Les microbulles de gaz formées entrainent l'agent coagulant et permettent d'homogénéiser parfaitement le mélange dans le coaguateur 2.
La réaction entre l'agent coagulant et les particules (saletés) se déroule en quelques secondes.
Dans le coagulateur 2, la circulation des eaux usées vers le haut est favorisée par les microbulles de gaz qui entrainent les particules de densité plus elevée, en évitant ainsi leur précipitation.
Ensuite les eaux contenant les particules coagulées quittent le coagulateur 2 par sa partie supérieure vers le flottateur 1.
La séparation des particules coagulées des eaux traitées est basée sur une technique d'épuration physico-chimique utilisant la flottation par les gaz, ce qui permet un degré de purification élevé.
En outre, une seconde arrivée 3 d'eau saturée de gaz est prévue sur la périphérie et dans la partie inférieur du flottateur 1, de préférence sous forme d'une couronne entourant le flottateur 1, afin d'intensifier le phénomène de flottation des particules coagulées.
Les microbulles favorisent la fJotttion des particules qui sont évacuées sous forms de boues par la partie supérieur du flottateur 1 dans un collecteur 5.
Les eaux traitées quittent le flottateur 1 par les conduites 10 et 9, tandis que les boues sont évacuées par la sortie 11 sous une forme qui ne nécessite plus un traitement ultérieur de séchage.
Eventuellement, l'installation comporte un régulateur de niveau 8 qui en règlant le niveau des eaux traitées dans le flottateur 1 permet de déterminer la siccité désirée des boues à évacuer.
L'eau saturée en gaz est obtenue par mélange d'eau et gaz dans un dispositif d'absorption 15. Initialement, on comprime grâce à un compresseur 14 un gaz, de préférence de l'air, jusqu'à une pression d'environ 3
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bars dans le dispositif 15.
On introduit l'eau par le sommet dans le dispositif 15 qui est muni dans sa partie supérieure de garnissages 16 tels que par exemple des bagues de Raschig. Les garnissages 16 permettent de multiplier par 50 la surface de contact des gouttelettes d'eau avec l'air (1 m3 valant 205 m2 de surface de contact). La pression augmente jusqu'à 5-6 bars.
L'eau introduite dans le dispositif d'absorption
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e 15 est en général de l'eau épurée qui a été recyclée. On recycle ainsi 25 à 30% des eaux épurées ce qui permet avantageusement de réduire la consommation externe en eau.
La majorité de l'eau saturée en gaz est destinée à être introduite dans le flottateur 1 par l'intermédiaire de la vanne de régulation 20 et de l'adducteur en forme de couronne, tandis qu'un faible pourcentage de l'eau saturée en gaz est injectée en même temps que l'agent secondaire dans l'injecteur 4 ce qui permet un mélange meilleur des agents avec les eaux usées.
Pour amorcer le procédé de l'invention on remplit totalement l'ensemble floculateur 12-coagulateur 2- flottateur 1 d'eau pure (épurée ou neutre). On admet l'arrivée en eau saturée de gaz ce qui provoque la formation d'un"brouillard"ou d'une"eau blanche"par évapuration de microbulles. Ensuite on amorce la pompe 24 qui permet l'alimentation en eaux usées. Ces eaux usées ont en moyenne un temps de séjour dans l'installation selon l'invention de 15 à 25 minutes.
Il convient de noter que la partie de floculateur-coagulateur 12-2 ou se déroule le procédé physicochimique d'épuration est complètement fermée et forme une seule unité avec le flottateur ouvert 1. Ceci permet d'éviter une pollution ultérieure des eaux traitées.
Les avantages du procédé et de l'installation selon l'invention sont les suivants : a) Le procédé est simple et automatique, il ne demande
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aucun contrôle permanent, uniquement une surveillance minime.
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w b) Grâce à ce procédé, l'optimisation par réglages des e opérations physico-chimiques permet une grande écono- mie en matériaux et en énergie. c) Ce procédé n'étant pas biologique, et son déroulement s'effectuant dans une installation fermée, tout dan- ger de contamination des eaux purifiées est donc ex- clu. d) Les résidus obtenus sous forme de boue possèdent une siccité telle qu'il n'est pas nécessaire d'y appli- quer un traitement supplémentaire de déshydratation mécanique sauf en cas d'exigeance particulière.
De plus, si les boues sont composées de matériaux in- flammables, elles peuvent être directement utilisées comme combustible. e) Les interruptions de fonctionnement sont quasiment nulles du fait que l'installation ne possède aucun élément mobile. f) L'installation est de petite taille et facilement as- semblable. Son faible encombrement permet de l'in- staller dans des zonings industriels même surchargés. g) La taille réduite de l'installation permet de la con- cevoir mobile pour des capacités moyennes. h) Les coûts de réalisation et de fonctionnement d'une telle installation sont très faibles.
Ils ne repré- sentent que 10 à 15% d'une installation traditionnel- le de même capacité. i) L'utilisation correcte de l'installation selon l'in- vention permet d'obtenir de tels résultats que les eaux ainsi traitées peuvent être conduites directe- ment dans des eaux de surface vivantes. j) Le procédé et l'installation peuvent être facilement adaptables aux éffluents les plus divers. Les données de fonctionnement peuvent être modifiées dans de lar- ges limites. k) L'installation peut être placée soit en modules pa-
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allèles afin d'en augmenter la capacité hydraulique soit en série afin de maximaliser le rendement.
La présente invention n'est pas limitée au mode d'exécution préférée décrit et s'applique aux nombreuses applications du procédé de séparation par flottation.
L'installation selon la présente invention peut par exemple servir comme installation pour l'épuration des cours d'eau.
On peut également utiliser l'installation selon l'invention pour séparer des eaux chargées de graisses par exemple, dans des abattoirs.
Claims (13)
- REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement des eaux usées caractérisé en ce que : - on alimente les eaux usées à traiter avec un agent chimique primaire injecté par le sommet dans un flocu- lateur (12) où l'écoulement s'effectue du haut vers le bas ; - ces eaux passent ensuite dans un coagulateur (2) où elles sont mises en contact avec un agent chimique se- condaire, le sens de circulation des eaux dans le coa- gulateur (2) étant inverse à celui dans le floculateur (12) ; - ces eaux, passent dans un flottateur (1) dans lequel le courant de liquide constitué d'eaux traitées s'é- coule vers le bas, tandis que des microbulles prove- nant essentiellement d'une alimentation (3) de préfé- rence située sur la périphérie et dans le bas du flot- tateur, se déplacent en sens inverse en emportant les particules séparées.
- 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on injecte dans le coagulateur (2) de l'eau saturée en gaz formant des microbulles avec l'agent chimique secondaire.
- 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on realise un mélange homogène et complet de l'agent chimique secondaire avec les eaux usées à traiter à l'aide de microbulles de gaz formées à partir d'eau saturée sous pression.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'action de flottation des boues est développée par la libération des microbulles de gaz des eaux chargées en gaz amenées sous pression qui favorisent la migration vers le haut dans le flottateur (1) des particules polluantes les <Desc/Clms Page number 11> plus denses des boues.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'eau saturée de gaz est obtenue par mélange d'eau et de gaz comprimé dans un dispositif d'absorption vertical (15).
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'eau saturée de gaz est amené à une pression de 5-6 bars.
- 7. Installation de traitement des eaux usées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle comporte essentiellement les éléments suivants : - un floculateur (12) en forme de colonne recevant les eaux usées à traiter et l'agent chimique primaire et dans lequel les eaux usées circulent de haut en bas ; - un coagulateur (2) en forme de colonne alimente par le bas depuis le floculateur (12) et recevant un agent chimique secondaire, de préférence mélangé avec de l'eau saturée en gaz, formant des microbulles ;- un flottateur (1) en forme de colonne alimente par le haut à partir du coagulateur (2) et dans lequel les eaux traitées circulent vers le bas en sens inverse des microbulles qui emportent les particules séparées, ces trois éléments précités étant disposés de manière concentrique l'un autour de l'autre ;- un adducteur (6) d'eaux usées mélangées à l'agent pri- maire injecté qui est raccordé au floculateur (12) par le haut, - un adducteur (4) d'agent secondaire éventuellement mé- langé avec de l'eau saturée en gaz qui est disposé au milieu et dans le bas du coagulateur (2), EMI11.1 e - un évacuateur (10) d'eaux traitées qui est raccordé au flottateur (1) dans le bas, - une arrivée (3) en forme de couronne en eau saturée de <Desc/Clms Page number 12> gaz qui est raccordée sur la périphérie et dans la partie inférieure du flottateur, et - un collecteur (5) de boues composées de particules sé- parées, qui est disposé en haut du flottateur.
- 8. Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que la partie composée du floculateur (12) et du coagulateur (2) ou se déroule le procédé physiochimique d'épuration est complètement fermée et forme une seule unité avec le flottateur (1) ouvert.
- 9. Installation selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce qu'elle comporte également un dispositif d'absorption (15) en forme de colonne ou s'effectue le mélange gaz-eau afin d'obtenir de l'eau saturée en gaz formant des microbulles qui sera injectée dans le flottateur (1) et éventuellement avec l'agent secondaire dans le coagulateur (2).
- 10. Installation selon revendication 9 caractéri- EMI12.1 e see en ce que le dispositif d'absorption (15) est muni de garnissages (16) de préférence des bagues de Raschig.
- 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisée en ce qu'elle comporte un régulateur de niveau (8) qui en réglant le niveau des eaux traitées dans le flottateur (1) permet de déterminer la siccite voulue des boues.
- 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 caractérisée en ce que l'adducteur (6) d'eaux usées mélangées à l'agent primaire et l'adducteur (4) d'agent secondaire sont des injecteurs statiques, de préférence à chicanes.
- 13. Installation selon la revendication 12 caractérisée en ce que l'injecteur (4) possède sur sa partie terminale une forme de plateau circulaire.
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