Installation de traitement de la pollution biologique contenue dans des eaux industrielles La présente invention concerne le traitement des eaux industrielles et elle vise plus particulièrement une installation destinée à traiter la pollution biologique présente dans les eaux industrielles de procédé, telles que par exemple les eaux recyclées ou les eaux de refroidissement.
D'une façon générale, on sait que la maîtrise de la pollution biologique constitue à l'heure actuelle une exigence critique en vue â'un fonctionnement sûr et efficace des systèmes mettant en ouvre des eaux industrielles. Il est connu que les micro-organismes mis en rouvre dans de tels systèmes peuvent entraîner annuellement des dépenses de l'ordre de plusieurs millions d'Euros, en dommages, temps passé aux réparations et au remplacement des installations. De façon plus spécifique, le coût de la pollution biologique ou des développements des biofilms dans les systèmes de traitement et de conditionnement des eaux industrielles, peut se manifester de différentes façons parmi lesquelles on peut citer , une perte du rendement du processus, une réduction de la capacité de production, des problèmes de contrôle de la qualité des Biological pollution treatment facility contained in industrial waters The present invention relates to water treatment industrial and it targets more specifically a facility to treat biological pollution present in industrial process waters, such as for example recycled water or water from cooling.
In general, we know that mastering the biological pollution is currently a critical requirement for safe operation and efficient systems implementing water industrial. It is known that microorganisms reopens in such systems can result annually expenditure of the order of several million euros, in damage, time spent repairing and replacing installations. More specifically, the cost of biological pollution or biofilm developments in processing and packaging systems for industrial waters, can manifest itself in different ways that we can cite, a loss of process efficiency, reduced capacity for production, quality control issues
2 produits obtenus, une augmentation des traitements chimiques, des coûts de maintenance non programmés, des frais de remplacement prématuré des équipements et des risques sanitaires.
Parmi les facteurs principaux qui influencent la croissance microbienne dans les systêmes de conditionnement et de traitement des eaux industrielles, on peut citer notamment .
- la nature des populations microbiennes prêdominantes ;
- les conditions de surface du système et - l'alimentation en nutriments disponibles.
Dans les systèmes de traitement classiques actuellement mis en ouvre pour éliminer la pollution biologique, on applique un traitement chimique utilisant des biocides ayant une action toxique sur les développements biologiques, ce qui permet de limiter la croissance microbienne. En ce qui concerne cet état antérieur de la technique, on peut se référer notamment au « Memento Technique de l'Eau », Édition du Cinquantenaire, 1989, Tome 2, pages 1368-1371.
L'inconvénient de ces techniques connues réside principalement en ce qu'elles génèrent des déchets chimiques pouvant se révéler dangereux pour la santé et pour l'environnement, cet inconvénient étant aggravé par les contraintes de manipulation des produits chimiques mis en ouvre. Ainsi, parmi les biocides généralement utilisés, on peut citer des dérivés du chlore ou du brome dont l'utilisation et le rejet sont soumis à des contraintes extrêmement sévères. Il en résulte que cette technique connue est de plus en plus difficile â mettre en ouvre, ce 2 products obtained, an increase in treatments chemicals, unscheduled maintenance costs, costs of premature replacement of equipment and sanitary risks.
Among the main factors influencing growth microbial in packaging and industrial water treatment, we can cite especially .
- the nature of the predominant microbial populations;
- the surface conditions of the system and - the supply of available nutrients.
In conventional treatment systems currently in use works to eliminate biological pollution, we apply chemical treatment using biocides having a toxic action on biological developments, which helps limit microbial growth. In what concerns this prior state of the art, we can refer in particular to the "Memento Technique de l'Eau", Edition of the Cinquantenaire, 1989, Tome 2, pages 1368-1371.
The disadvantage of these known techniques lies mainly in that they generate waste chemicals that can be hazardous to health and for the environment, this disadvantage being aggravated by the constraints of handling the chemicals put in work. So, among the biocides generally used, mention may be made of chlorine or bromine derivatives, use and release are subject to constraints extremely severe. As a result, this technique known is increasingly difficult to implement, this
3 qui amène l'Homme de l'art à rechercher d'autres solutions à ce problème.
C'est ainsi que l'on a tenté d'utiliser des agents tensio-actifs non toxiques tels que des bio-dispersants et des bio-détergents afin d'éliminer le biofilm de la surface des installations. Cette technique ne donne pas totalement satisfaction, notamment parce qu'elle entraîne la production de déchets qu'il est nécessaire ensuite d'éliminer.
On sait par ailleurs que la croissance des micro-organismes dans les systèmes mettant en ouvre des eaux industrielles nécessite la croissance de plusieurs sources de nutriments . une source de carbone, une source d'azote, une source d'oxygène (en tant qu'accepteurs d'électrons pour la croissance aérobie) et, dans une moindre mesure, une source de phosphate. Le traitement de la pollution biologique nécessite, dans de tels systèmes, une élimination des nutriments.
Partant de cet état de la technique, la présente invention se propose d'apporter une installation qui n'en présente pas les inconvénients et qui permet de résoudre le problème technique résultant de l'utilisation de biocides dans les installations de traitement d'eaux industrielles, en éliminant ou au moins en réduisant de façon drastique, leur consommation tout en obtenant un contrôle efficace de la pollution biologique, ce qui résout les problèmes de l'impact sur l'environnement de l'utilisation de tels biocides en vue de la maîtrise de la pollution microbienne.
En conséquence, la présente invention concerne une installation de traitement de la pollution biologique dans des systèmes de traitement et de conditionnement des eaux industrielles et plus particulièrement des eaux de recirculation et de refroidissement, ces systèmes comportant un condenseur évaporatif ou une tour de refroidissement et un ëchangeur thermique, caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre à culture biologique fixée, placé en dérivation sur la boucle de recirculation de l'eau de refroidissement du système, de façon à y traiter une fraction de l'eau de recirculation en éliminant les nutriments microbiens qu'elle contient, l'effluent du filtre étant recyclé dans ladite boucle, en amont de l'échangeur thermique.
Selon un mode de réalisation préféré de l'installation selon l'invention, le filtre à culture biologique fixée est un filtre « BIOFOR », ou tout autre systême de filtration biologique aérobie en flux d'air et d'eau ascendant.
On peut êgalement utiliser .
- des réacteurs à cultures fixées, à flux d'air ascendant et d'eau descendant, ainsi que - des réacteurs à lit fluidisê et mobile (cependant il est alors nécessaire de prêvoir un dispositif de sêparation solide-liquide pour l'effluent du réacteur).
Selon l'invention, la fraction de l'eau de recirculation qui est traitée dans le filtre à culture biologique fixëe est telle que 75 à 100 des matières organiques soient ëliminées dans ledit circùit de recirculation.
S
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en rëférence au dessin annexé qui en illustre un exemple de rëalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur le dessin .
- la figure 1 est une vue schématique représentant une installation selon la présente invention et - la figure 2 représente ï'installation illustrée par la figure 1, avec des données chiffrées concernant un exemple de mise en ouvre.
En se référant à la figure 1, on y a représenté, de façon schématique, une installation de traitement d'une eau industrielle comportant une tour de refroidissement 1 et un êchangeur thermique 2 au travers duquel passe l'eau de refroidissement circulant dans une boucle de recirculation 3.
Selon la présente invention, on place, en dérivation sur la boucle 3, un filtre à culture biologique fixée 4, au travers duquel passe une fraction de l'eau de recirculation, cette fraction étant délivrée au filtre 4 par une dérivation 5. L'effluent sortant du filtre 4 et duquel a été éliminée une partie très importante des nutriments contenus dans l'eau de refroidissement(ainsi qu'on 1e verra ci-après) est. ramené dans la boucle de recirculation 3 par une conduite 6, généralement située en amont de l'échangeur thermique (2).
Le filtre 4 est de préfêrence un filtre à cultures fixées, c'est-à-dire un système de filtration biologique aérobie le plus souvent en flux d'air et d'eau ascendant. A cet égard, on peut se reporter â la description du filtre « BIOFOR
faite dans le « Memento Technique de l'Eau », Op. Cit.
pages 733-737.
I1 a êté constatê que les performances de cette installation mettant en ouvre un tel système de filtration peuvent être améliorées en utilisant des populations microbiennes spécifiques, notamment en vue d'une élimination de l'azote, du carbone et du soufre.
Sur la figure 2 du dessin annexé, on a mentionné des donnëes chiffrées relatives à la mise en ouvre de l'invention. Les données mentionnëes sous chaque élément constitutif de l'installation concernent le débit de l'effluent (en m3/h), la concentration en nutriments (en ppm) et l'apport ou l'êlimination en nutriments (en kg/j).
On voit ainsi que, dans cet exemple de mise en ouvre, le filtre 4 permet d'êliminer 7,8 kg/j de nutriments, ce qui se traduit par un taux de 90~ d'élimination de nutriments dans le filtre 4 en recyclant seulement 1% de l'eau de refroidissement dans ce filtre (via la conduite S), ce qui permet d'obtenir une réduction de 64% des nutriments contenus dans l'eau de refroidissement. Cette réduction est équivalente â la formation de 2,um/j de biofilm sur les surfaces de l'ëchangeur thermique 2.
Il est possible d'obtenir une amélioration de 10% des performances de réduction des nutriments en augmentant la fraction de recirculation de l'eau dans le filtre 4 de 1,25 à 2%.
Les avantages apportés par L'invention sont notamment les suivants .
- réduction de la toxicité du système grâce à la quasi élimination des programmes d'uti.lisation des biocides et de produits désinfectants, ce qui limite dans des proportions considérables l'impact sur l'environnement du traitement des eaux de refroidissement, en particulier en ce qui concerne Ia santé publique ;
- grande sécurité de mise en ouvre ;
- amélioration du transfert thermique grâce à l'élimination du biofilm sur les surfaces de l'échangeur thermique de l'installation ;
- facilité de mise en ouvre du biofiltre, celui-ci pouvant être transportable ce qui facilite les échanges en cas de nécessité, notamment son remplacement lorsque la croissance microbienne excède la capacité du système et - possibilitë de nettoyer le biofiltre par rétrolavage.
- optimisation de la cor_sommat.ion de produits anti-tartres et anti-corrosion, conséquence d'une meilleure « accessibilité » aux surfaces d'échange thermique.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas Limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes.
C'est ainsi que l'installation. décrite ci-dessus n'est pas incompatible avec la mise en ouvre de biocides, ces derniers pouvant être utilisés â titre de traitement préventif, si le besoin s'en fait sentir. 3 which leads the skilled person to seek other solutions to this problem.
This is how we tried to use surfactants.
non-toxic active ingredients such as bio-dispersants and bio-detergents to remove biofilm from the surface of facilities. This technique does not give completely satisfaction, in particular because it leads to generation of waste that is necessary then eliminate.
We also know that the growth of microorganisms in systems using industrial waters requires the growth of multiple sources of nutrients. a carbon source, a nitrogen source, a oxygen source (as electron acceptors for the aerobic growth) and, to a lesser extent, a source of phosphate. Treatment of biological pollution requires, in such systems, elimination of nutrients.
Starting from this state of the art, the present invention proposes to bring an installation that does not not the cons and that solves the problem technique resulting from the use of biocides in industrial water treatment plants, in eliminating or at least drastically reducing their consumption while achieving effective control of the biological pollution, which solves the problems of the environmental impact of the use of such biocides for the control of microbial pollution.
Accordingly, the present invention relates to a biological pollution treatment facility in water treatment and conditioning systems industrial and more particularly of recirculation and cooling, these systems with an evaporative condenser or a tower cooling and a heat exchanger, characterized in what it includes a fixed organic culture filter, placed in bypass on the water recirculation loop cooling system, in order to treat a fraction of the recirculating water by eliminating microbial nutrients it contains, the effluent from filter being recycled in said loop, upstream of the heat exchanger.
According to a preferred embodiment of the installation according to the invention, the attached biological culture filter is a “BIOFOR” filter, or any other filtration system aerobic biological in ascending air and water flow.
It can also be used.
- reactors with fixed cultures, with rising air flow and descending water, as well as - fluidized and moving bed reactors (however it is then necessary to provide a separation device solid-liquid for the reactor effluent).
According to the invention, the fraction of the recirculating water which is treated in the fixed biological culture filter is such that 75 to 100 of the organic matter is eliminated in said recirculation circùit.
S
Other features and advantages of this invention will emerge from the description given below, in reference to the accompanying drawing which illustrates an example thereof realization devoid of any limiting character. On the drawing.
- Figure 1 is a schematic view showing a installation according to the present invention and - Figure 2 shows the installation illustrated by the Figure 1, with figures for an example of implementation.
Referring to Figure 1, there is shown, so schematic, a water treatment installation industrial with a cooling tower 1 and a heat exchanger 2 through which the water passes cooling circulating in a recirculation loop 3.
According to the present invention, bypass is placed on the loop 3, an attached organic culture filter 4, at through which a fraction of the water passes recirculation, this fraction being delivered to filter 4 by a bypass 5. The effluent leaving the filter 4 and from which a very large part of the nutrients in the cooling water (thus which we will see below) is. brought back into the loop of recirculation 3 by a pipe 6, generally located in upstream of the heat exchanger (2).
Filter 4 is preferably a fixed crop filter, that is to say an aerobic biological filtration system the more often in ascending air and water flow. In this regard, we can refer to the description of the filter "BIOFOR
made in the "Memento Technique de l'Eau", Op. Cit.
pages 733-737.
It has been found that the performance of this installation using such a filtration system can be improved using populations specific microbials, particularly with a view to removal of nitrogen, carbon and sulfur.
In Figure 2 of the accompanying drawing, mention has been made of figures relating to the implementation of the invention. The data mentioned under each element of the installation concern the flow of effluent (in m3 / h), nutrient concentration (in ppm) and the intake or elimination of nutrients (in kg / d).
We thus see that, in this example of implementation, the filter 4 eliminates 7.8 kg / d of nutrients, which results in 90 ~ nutrient removal rate in filter 4 by recycling only 1% of the water from cooling in this filter (via line S), which provides 64% reduction in nutrients contained in cooling water. This reduction is equivalent to the formation of 2, um / d of biofilm on the surfaces of the heat exchanger 2.
It is possible to get a 10% improvement in nutrient reduction performance by increasing the water recirculation fraction in filter 4 of 1.25 at 2%.
The advantages provided by the invention are in particular the following.
- reduction of the toxicity of the system thanks to the quasi elimination of programs for the use of biocides and disinfectants, which limits in proportions considerable impact on the treatment environment cooling water, especially with regard to concerns public health;
- great implementation security;
- improved heat transfer through elimination biofilm on the surfaces of the heat exchanger installation;
- ease of implementation of the biofilter, which can be transportable which facilitates exchanges in the event of necessity, especially its replacement when growth microbial exceeds the capacity of the system and - possibility of cleaning the biofilter by backwashing.
- optimization of the cor_sommat.ion of anti-tartar products and anti-corrosion, consequence of better "Accessibility" to the heat exchange surfaces.
Obviously, the present invention is not Limited to the embodiments described and shown above, but that it encompasses all variants.
This is how the installation. described above is not incompatible with the implementation of biocides, these which can be used as treatment preventive, if the need arises.