FR2700968A1 - Process filter and filtration plant for the purification of aqueous effluents. - Google Patents
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Abstract
Le procédé de filtration des effluents aqueux de l'invention assure une filtration mécanique et, simultanément une filtration chimique par un élément filtrant fortement chargé en cellulose. Le filtre comprend une cuve de filtration (4), un panier de filtration (5) placé à l'intérieur de la cuve et, destiné à recevoir un élément filtrant (6). Un apport d'oxygéne dans la cuve de filtration est par exemple produit par électrolyse. L'installation comporte un filtre principal tel que décrit plus haut.The process for filtering aqueous effluents of the invention provides mechanical filtration and, simultaneously, chemical filtration by a filter element heavily loaded with cellulose. The filter comprises a filter tank (4), a filter basket (5) placed inside the tank and, intended to receive a filter element (6). A supply of oxygen in the filtration tank is for example produced by electrolysis. The installation includes a main filter as described above.
Description
L'invention concerne un filtre, un procédé et une installation de filtration pour l1épuration des effluents aqueux. The invention relates to a filter, a method and a filtration installation for the purification of aqueous effluents.
L'invention est plus particulierement destinée au traitement des effluents chargés en azote, quelqu'en soit la forme t ammoniaque,nitrates,nitrites s son application est d'autant plus utile que ta charge en azote est élevée, par exemple pur le traitement des lisiers. The invention is more particularly intended for the treatment of effluents loaded with nitrogen, whatever the form of ammonia, nitrates or nitrites; its application is all the more useful if the nitrogen load is high, for example for the treatment of manure.
Le traitement des lisiers produits par les élevages intensifs est un problèmes qui n'a pas à ce jour reçu de solution complètement satisfaisante. Les lisiers #ont fortement chargés en azote sous des formes polluantes ( nitrates, ammoniaques nitrites... ) mais différents procédés sont connus qui permettent la transformation de ces formes polluantes en des formes non polluantes ( azote gazeux ) et même utile et commercialisable pour l'amendement des sols ou pour l'aquaculture. The treatment of slurry produced by intensive livestock is a problem that has not yet received a completely satisfactory solution. Liquid manure is heavily loaded with nitrogen in polluting forms (nitrates, nitrite ammonia, etc.) but various processes are known that allow the transformation of these pollutant forms into non-polluting forms (nitrogen gas) and even useful and marketable for the environment. soil amendment or for aquaculture.
En plus de l'azote les effluents contiennent généralement dtautres polluants, souvent sous forme ioniques ( phosphates, métaux...) qui doivent être éliminés ou, au moins, dont la concentration doit être réduite au cours de leur épuration. In addition to the nitrogen, the effluents generally contain other pollutants, often in ionic form (phosphates, metals, etc.) which must be eliminated or, at least, whose concentration must be reduced during their purification.
Toutefois ces procédés de transformation, quelqu'ils soient ne peuvent être directement mis en oeuvre sur les effluents bruts. Ceux ci sont en général trop chargés en matières solides et doivent tout d'abord être filtrés. De plus les procédés connus de transformation de l'azote fonctionnent avantageusement sur des effluents ayant une concentration relativement faible en azote. Ces procédés comporte d'ailleurs souvent plusieurs étapes successives au cours desquelles le taux de d'azote est progressivement réduits. Tout traitement préliminaire diminuant la concentration en azote présente un intérêt particulier. However, these transformation processes, whatever they are can not be directly implemented on the raw effluents. These are usually too heavily loaded with solids and must first be filtered. In addition, the known processes for transforming nitrogen function advantageously on effluents having a relatively low concentration of nitrogen. These processes moreover often include several successive stages during which the rate of nitrogen is progressively reduced. Any preliminary treatment decreasing the nitrogen concentration is of particular interest.
L'importance de ces procédés d'épuration résulte du volume de plus en plus important d'effluent a traiter. Ce volume croit rapidement et, en même temps les conséquences possibles de la pollution sont de plus en plus évidentes. Des procédés de plus en plus efficaces et simples dans leurs mise en oeuvre sont donc recherchés. The importance of these purification processes results from the increasing volume of effluent to be treated. This volume is growing rapidly and at the same time the possible consequences of pollution are becoming more and more obvious. Processes increasingly efficient and simple in their implementation are sought.
Actuellement, les seuls élevages de porcs, en France, produisent plus de 100. 000 m3 de lisiers
En raison de ce volume et aussi parce que les produits résultants ont une valeur économique relativement faible, les procédés d' épuration doivent être peu onéreux. Cette contrainte pèse sur toutes leurs composantes et en particulier sur la filtration.Currently, the only pig farms in France produce more than 100 000 m3 of slurry
Because of this volume and also because the resulting products have a relatively low economic value, the purification processes must be inexpensive. This constraint weighs on all their components and in particular on filtration.
Le but de l'invention est de proposer un filtre pour l'épuration des effluents aqueux qui assure un bon filtrage mécanique et soit facile à entretenir. The object of the invention is to provide a filter for the purification of aqueous effluents which ensures a good mechanical filtering and is easy to maintain.
C'est un autre objectif de l'invention de proposer un tel filtre qui produise un amendement de qualité pour les sols agricoles. It is another object of the invention to provide such a filter which produces a quality amendment for agricultural soils.
C'est encore un objectif de l'invention de fournir un filtre pour l'épuration des effluents aqueux qui soit particulièrement économique tant par l'investissement faible qu'il implique que par son faible coût de fonctionnement. It is another object of the invention to provide a filter for the purification of aqueous effluents which is particularly economical both for the low investment involved and for its low operating cost.
Un autre but de l'invention est de proposer un filtre mécanique qui réalise également une épuration chimique au moins partielle des effluents qui le traversent. Another object of the invention is to provide a mechanical filter which also carries out at least partial chemical purification of the effluents passing through it.
A cet effet l'invention concerne un procédé de filtration des effluents aqueux assurant une filtration mécanique et, simultanément une filtration chimique des effluents par un élément filtrant. To this end, the invention relates to a method for filtering aqueous effluents ensuring mechanical filtration and, at the same time, chemical filtration of the effluents by a filter element.
Selon l'invention, l'élément filtrant est fortement chargé en cellulose. According to the invention, the filter element is heavily loaded with cellulose.
L'élément filtrant est de préférence de la paille.ou constitué de copeaux de bois. The filter element is preferably straw or wood chips.
La filtration est avantageusement activée par apport d'oxygéne.de préférence réalisé par électrolyse de l'effluent. The filtration is advantageously activated by adding oxygen preferably by electrolysis of the effluent.
L'invention concerne également un filtre pour l'épuration des effluents aqueux comprenant une cuve de filtration, munie d'une canalisation d'admission et d'une canalisation de sortie, un panier de filtration comportant une ouverture d'entrée et une surface perforée. The invention also relates to a filter for the purification of aqueous effluents comprising a filtration tank, provided with an intake pipe and an outlet pipe, a filter basket comprising an inlet opening and a perforated surface. .
ledit panier de filtration étant placé à l'intérieur de la cuve de filtration et, étant destiné à recevoir un élément filtrant, l'ouverture d'entrée étant reliée à la canalisation d'admission de la cuve de filtration et la surface perforée constituant la sortie du panier de filtration
Selon l'invention ce filtre comprend également des moyens d'apport d'oxygéne dans la cuve de filtration.said filter basket being placed inside the filtering vessel and being intended to receive a filter element, the inlet opening being connected to the intake pipe of the filtering vessel and the perforated surface constituting the outlet of the filter basket
According to the invention, this filter also comprises means for supplying oxygen to the filtration tank.
Dans des modes de réalisations optionnels donnant chacun des avantages particuliers:
-les moyens d'apport en oxygène comportellWdes électrodes reliées à une source électrique par un moyen de commande électrique.In optional embodiments each giving particular advantages:
the oxygen supply means comprise electrodes connected to an electrical source by an electrical control means.
-le panier de filtration comporte une canalisation d'entrée perforée, reliée à l'ouverture d'entrée répartissant les effluents entrants. the filtration basket comprises a perforated inlet pipe connected to the inlet opening distributing the incoming effluents.
une pompe sous pression munie d'une vanne anti-retour est placée sur la canalisation d'admission avant l'entrée dans la cuve de traitement et une vanne de fermeture est placée sur la canalisation de sortie en aval de la cuve de traitement. a pressure pump with a non-return valve is placed on the inlet pipe before entering the treatment tank and a closure valve is placed on the outlet pipe downstream of the treatment tank.
-la cuve de traitement comporte une valve de contrôle de pression. the treatment tank comprises a pressure control valve.
-des moyens de mesure du pH des effluents aqueux présents dans la cuve de traitement. means for measuring the pH of the aqueous effluents present in the treatment tank.
-une unité de contrôle recevant les mesures et actionnant les commandes pour assurer son bon fonctionnement
-la cuve de traitement comporte un corps approximativement cylindrique d'axe vertical, fermé, à sa partie supérieure par un capot amovible fixé sur le corps de la cuve par des ensembles vis-écrou, un joint d'étanchéité étant interpose entre le corps et te capot amovible. a control unit receiving the measurements and activating the controls to ensure its proper functioning
the treatment tank comprises an approximately cylindrical body of vertical axis, closed at its upper part by a removable cap fixed to the body of the tank by screw-nut assemblies, a seal being interposed between the body and removable hood.
L'invention concerne encore une installation d'épuration des effluents aqueux comportant un filtre principal tel que défini plus haut. The invention also relates to an aqueous effluent purification plant comprising a main filter as defined above.
Cette installation d'épuration des effluents aqueux comporte avantageusement un filtre textile placé en aval du filtre principal et, de préférence des moyens d'épuration par lagunage
L'invention sera décrite plus en détail en référence au dessin qui est une vue en coupe schématique d'un filtre selon l'invention associé à un filtre textile
Le procédé de l'invention permet de réaliseçsimultanément un filtrage mécanique qui assure l'extraction des effluents des plus grosses particules solides et simultanément un filtrage chimique qui assure la fixation dans le filtre d'une partie des composés azotés initialement contenus dans les effluents. De plus comme cela est déjà connu, la rétention des particules solides produit simultanément le piégeage d'une partie des autres substances polluantes, par exemple des métaux lourds.This aqueous effluent purification plant advantageously comprises a textile filter placed downstream of the main filter and, preferably, lagoon purification means.
The invention will be described in more detail with reference to the drawing which is a schematic sectional view of a filter according to the invention associated with a textile filter.
The method of the invention makes it possible to perform simultaneously a mechanical filtering which ensures the extraction of the effluents from the larger solid particles and simultaneously a chemical filtering which ensures the fixing in the filter of a part of the nitrogen compounds initially contained in the effluents. Moreover, as already known, the retention of the solid particles simultaneously produces the trapping of a part of the other polluting substances, for example heavy metals.
Cela est obtenu en filtrant les effluents par une substance fortement chargée en cellulose telle que de la paille ou des copeaux de bois. This is achieved by filtering the effluent by a substance heavily loaded with cellulose such as straw or wood chips.
En même temps qu'il rempliLson rôle de filtration mécanique l'élément filtrant dégage du gaz carbonique qui réagit avec l'ammoniac contenu par les effluents et le transforme en acide nitrique. Cette nitrification diminue la pollution pouvant être engendrée par les effluents et allège les contraintes reposant sur les étapes ultérieures du traitement d'assainissement. At the same time that it fulfills its role of mechanical filtration, the filter element releases carbon dioxide which reacts with the ammonia contained in the effluents and converts it into nitric acid. This nitrification reduces the pollution that can be generated by the effluents and alleviates the stresses resting on the subsequent stages of the sanitation treatment.
Ce dégagement de gaz carbonique par la cellulose est fortement accru par l'apport d'oxygéne. Différents moyens sont envisageables pour réaliser cet apport; un moyen particulièrement simple et efficace consiste à faire une électrolyse partielle du milieux aqueux. This release of carbon dioxide by the cellulose is greatly increased by the oxygen supply. Various means can be envisaged to achieve this contribution; a particularly simple and effective way is to make a partial electrolysis of the aqueous media.
Ce procédé de traitement des effluents aqueux est avantageusement mis en oeuvre par le dispositif de l'invention illustré par la figure. This method of treating aqueous effluents is advantageously implemented by the device of the invention illustrated by the figure.
La cuve de filtration t4), est alimentée en effluents aqueux a traiter par une canalisation d'admission (2).qui est équipée d'une pompe (1) sous pression munie d'une vanne anti-retour. Cette cuve de filtration est approximativement cylindrique, d'axe vertical. The filtration vessel t4) is fed with aqueous effluents to be treated by an inlet pipe (2) which is equipped with a pump (1) under pressure provided with a non-return valve. This filtration tank is approximately cylindrical, vertical axis.
A l'intérieur de cette cuve est placé un panier de filtration (5) comportant une ouverture d'entrée (501). La canalisation d'admission (2) communique directement au travers de la paroi inférieutede la cuve (4) avec une canalisation d'entrée perforée (6) placée dans le panier de filtration (5) et répartissant les effluents entrants sur toute sa hauteur. Cette canalisation d'admission est avantageusement vissée avec un joint de raccordement (3) sur la canalisation d'admission (2). Inside this tank is placed a filter basket (5) having an inlet opening (501). The intake pipe (2) communicates directly through the lower wall of the tank (4) with a perforated inlet pipe (6) placed in the filter basket (5) and distributing the incoming effluent over its entire height. This intake pipe is advantageously screwed with a connection joint (3) on the intake pipe (2).
Ce panier tSl a une forme analogue à celle de la cuve (4), ses parois t502) sont au moins partiellement perforées de telle sorte que les effluents puissent circuler depuis leur entrée, a l'intérieur du panier jusqu'à la sortie située#â la partie supérieur de la cuve (4). This basket tSl has a shape similar to that of the tank (4), its walls t502) are at least partially perforated so that the effluents can flow from their entry, inside the basket to the outlet located # at the upper part of the tank (4).
L'évacuation des effluents après filtration est faite par la canalisation de sortie ( qui est équipée d'une vanne de fermeture (12 >
La cuve de traitement (4) comporte un corps (401) approximativement cylindrique d'axe vertical, fermé, à sa partie supérieure par un capot amovible (7) fixé sur le corps 1401) de la cuve par des ensembles vis-écrou (9). Un joint d'étanchéité (8) est interposé entre le corps (401) et le capot amovible (7).The evacuation of the effluents after filtration is made by the outlet pipe (which is equipped with a closing valve (12>
The treatment tank (4) comprises a body (401) approximately cylindrical with a vertical axis, closed at its upper part by a removable cover (7) fixed on the body 1401) of the tank by screw-nut assemblies (9). ). A seal (8) is interposed between the body (401) and the removable cover (7).
Le panier de filtration (s) est destiné à recevoir l'élément filtrant (22) qui est fortement chargé en cellulose, Cet élément filtrant 22) est choisi en fonction de son coût et de sa disponibilité sur le lieu d'utilisation du filtre. Ce peut être par exemple des copeaux ou de la sciure de bois, c'est préférentiellement de la paille. The filter basket (s) is intended to receive the filter element (22) which is heavily loaded with cellulose. This filter element 22) is chosen according to its cost and its availability at the place of use of the filter. It can be for example chips or sawdust, it is preferably straw.
Le panier de filtration (5) peut être facilement extrait de la cuve (4) lors du chargement ou du déchargement de l'élément filtrant (22). Celui-ci est tasse lors de son chargement en fonction de sa nature et de la finesse du filtrage mécanique recherché. The filter basket (5) can be easily removed from the tank (4) during loading or unloading of the filter element (22). This one is cup during its loading according to its nature and the fineness of the mechanical filtering sought.
On obtient de bon résultats pour l'épuration du lisier de porc avec une filtration a 50 microns. Good results are obtained for the purification of pig manure with a filtration at 50 microns.
La cellulose réagit chimiquement, en présence d'oxygéne sur les effluents chargés en azote en transformant l'ammoniaque en acide nitrique; on constate une combustion de la cellulose, un dégagement de C02 et un abaissement du pH. Cellulose reacts chemically in the presence of oxygen on nitrogen-laden effluents by converting ammonia to nitric acid; there is a burning of the cellulose, a release of CO2 and a lowering of the pH.
Quand le pH descend autour de 3 on constate une fixation de l'azote, du phosphate et d'autres ions presentsdans les effluents sur la cellulose ainsi compostée. When the pH goes down around 3, nitrogen, phosphate and other ions present in the effluents are fixed on the cellulose thus composted.
Simultanément, l'élément filtrant se décompose et forme un compost utilisable aisément et sans inconvénient pour l'amendement des sols agricoles. At the same time, the filter element decomposes and forms a compost which can be used easily and without inconvenience for the amendment of agricultural soils.
Le filtre comporte des moyens d'apport d'oxygène permettant de développer et d'améliorer l'action de la cellulose sur les effluents. The filter comprises oxygen supply means for developing and improving the action of cellulose on the effluents.
Ces moyens sont avantageusement formés par deux électrodes (20,21) reliées a une source électrique (201) par un moyen de commande électrique.(201). These means are advantageously formed by two electrodes (20,21) connected to an electrical source (201) by an electrical control means (201).
Le filtre comporte de préférence une unité de contrôle (23) recevant les mesures des moyens de mesure 124) du pH, de la valve (10) de contrôle de pression. Cette unité de contrôle actionne le moyen de commande (201) des électrodes (20,21), la pompe d'entrée (1), la vanne de sortie (12) pour assurer son bon fonctionnement. The filter preferably comprises a control unit (23) receiving the measurements of the measuring means (124) of the pH, of the pressure control valve (10). This control unit actuates the control means (201) of the electrodes (20,21), the input pump (1), the outlet valve (12) to ensure its proper operation.
La valve (10) de contrôle de pression assure égaiement une fonction de sécurité contre les surpressions. The pressure control valve (10) also provides a safety function against overpressure.
La mise en route du filtre suit un processus établi pour l'épuration d'un lisier de porc de la manière suivante:
Le lisier a un taux de matières sèches (M.E.S.) de l'ordre de 1%,
son taux d'azote total est de l'ordre de lg par litre.The start-up of the filter follows an established process for the purification of pig manure as follows:
Slurry has a solids content (MES) of the order of 1%,
its total nitrogen content is of the order of 1 g per liter.
La chute de pression de fonctionnement (égale à la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie), pour un élément filtrant propre est fixé a# 3 Pa. The operating pressure drop (equal to the difference between the inlet pressure and the outlet pressure) for a clean filter element is set at # 3 Pa.
L'élément filtrant est mis en place dans le panier (5) qui est lui même placé dans la cuve (4). La canalisation d'admission (2) est fixée sur la canalisation d'entrée perforée (6) et la cuve (4) est fermée. The filter element is placed in the basket (5) which is itself placed in the tank (4). The intake pipe (2) is fixed on the perforated inlet pipe (6) and the tank (4) is closed.
La cuve (4) est chargée en effluents, la vanne de sortie (12) restant fermée. Après remplissage, les électrodes (20,21) sont mises
sous tension et on constate un abaissement du pH que l'on laisse
descendre jusqu'a une valeur proche de trois correspondante aux
condition normales de fonctionnement. Cet état est obtenu environ 24
heures après la charge de la cuve. La vanne de sortie (12) est alors
ouverte et le fonctionnement en continu commence.The tank (4) is charged with effluents, the outlet valve (12) remaining closed. After filling, the electrodes (20,21) are
under tension and there is a lowering of the pH that is left
down to a value close to three corresponding to
normal condition of operation. This state is obtained approximately 24
hours after the tank is loaded. The outlet valve (12) is then
open and continuous operation begins.
Avec un filtre de 4 m3 on peut traiter environ 10 m3 de lisier
par jour.With a filter of 4 m3 it is possible to treat about 10 m3 of liquid manure
per day.
Le filtre principal produit un fort abaissement du taux de MES
du taux d'azote et aussi du taux de phosphate... il ne constitue
toutefois que le premier élément d'une installation d'épuration.The main filter produces a strong lowering of the MES rate
the nitrogen content and also the phosphate level ... it does not constitute
however, the first element of a purification plant.
On obtient de bon résultat d'épuration en le faisant suivre d'un
filtre textile traditionnel tel que représenté sur la figure.A good purification result is obtained by following it with a
traditional textile filter as shown in the figure.
Ce filtre textile comporte une cuve (13) fermée par un capot -(14). Sa canalisation d'entrée est reliée a la sortie de la vanne de
fermeture (12) du filtre principal.This textile filter comprises a tank (13) closed by a hood - (14). Its inlet pipe is connected to the outlet of the valve of
closure (12) of the main filter.
Son élément de filtration (30) est placé à l'entrée de sa
canalisation de sortie (31) sur la quelle sont placées une vanne
d'isolement (18) et une pompe de retour (19).Its filter element (30) is placed at the entrance of its
outlet pipe (31) on which a valve is placed
insulation (18) and a return pump (19).
Une brosse tel7) actionnée par un moteur (16) assure le
nettoyage de l'élément de filtration (30); Une sortie basse (14) permet
l'évacuation des boues collectées par le filtre textile.A brush7) actuated by a motor (16) ensures the
cleaning the filter element (30); A low output (14) allows
the evacuation of the sludge collected by the textile filter.
Au cours de ce fonctionnement le chargement du filtre textile
en matière produit une élévation de la chute de pression de
fonctionnement de l'ensemble formé par le filtre principal et le filtre
textile. Lorsqu'elle est égale à 6 Pa la vanne de sortie (12) est fermée
est le filtre est mis en fonctionnement inverse de façon à décolmat er
l'élément filtrant. Le fonctionnement normal peut alors reprendre, la
chute de pression de fonctionnement ayant retrouvé sa valeur initiale.During this operation the loading of the textile filter
in matter produces a rise in the pressure drop of
operation of the assembly formed by the main filter and the filter
textile. When equal to 6 Pa, the outlet valve (12) is closed
is the filter is put in reverse operation so as to unclogging
the filter element. Normal operation can then resume, the
operating pressure drop having returned to its initial value.
Ce fonctionnement inverse doit être mis en oeuvre environ tous les 6
heures il dure lui même environ 1 minute.This reverse operation must be implemented approximately every 6
hours it lasts itself about 1 minute.
La pompe (19) permet d'envoyer, momentanément, les eaux
filtrées en retour dans le filtre textile lorsque sa purge est nécessaire. The pump (19) makes it possible to send, temporarily, the waters
filtered back into the textile filter when purging is necessary.
A la suite du filtre textile différents traitements d'épuration peuvent être mis en oeuvre, les meilleurs résultats sont obtenus avec des traitements par lagunage. As a result of the textile filter, different treatment treatments can be implemented, the best results are obtained with lagooning treatments.
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Also Published As
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FR2700968B1 (en) | 1995-03-03 |
WO1994018142A1 (en) | 1994-08-18 |
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