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Appareil pour le traitement anaérobie d'eaux usées
La présente invention concerne un appareil pour le trai~ement anaérobied'eaux usées urbaines ou industrielles9 applicable aussi bien aux ef-
fluents dilués qu'aux effluents présentant une forte pollution, et, de
préférence, aux effluents difficilement dégradables.
L'invention est relative aux traitements anaérobies suivant lesquels on
réalise une dégradation de la pollution organique par fermentation dans
un réacteur fermé, appelé fermenteur, en présence de bactéries méthano
gènes, les boues formées étant amenées à décanter pour être recyclées
dans le fermenteur, de façon à y assurer une concentration élevée en
micro-organismes épurateurs. I,es boues en excès sont régulièrement ex-
traites de l'appareil.
Pour mettre en oeuvre un tel traitement, il est important de concevoir
un appareil dans lequel le recyclage des boues du décanteur vers le fer
menteur s'effectue de façon simple, et dans lequel on puisse réaliser
une séparation suffisante des boues, malgré la présence du gaz formé au
cours de la fermentation dans le réacteur.
Les appareils classiques utilisés depuis longtemps comportent un fer-
menteur et un clarificateur séparés, les boues étant recyclées du cla~
rificateur vers le fer~enteur par pompage. Pour que les boues puissent
s'accumuler pour être soutirées, il est nécessaire que le clarificateur
soit très profond, à grande pente, et donc encombrant,ou râclé au moyen
dlun équipement mécanique immergé, avec risques de corrasion. En outre,
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ces derniers appareils présentent l'inconvénien-t d'etre
difficiles à recouvrir, et donc d'entralner des problèmes
d'odeur. Par ailleurs, les déperditions calorifiqlles dues
au transfert des boues peuvent être importantes et
nécessiter un réchauffage des boues avant leur recyclage
dans le fermenteur, la stabilité et la rapidité de la
digestion anaérobie étant d'autant meilleures que la
température demeure constante.
Des appareils dans lesquels le clarificateur est intégré au
fermenteur ont déjà été décrits. S'ils pallient certains
des inconvénients précédents -ils sont moins encombrants, ne
présentent pas de risques de dégagement d'odeurs, suppriment
le risque de choc thermique des boues- ils n'en présentent
pas moins une complexité de construction et des difficultés
d'utilisation, dans le cas d'effluents dilués, où les
ouvrages ne peuvent être suffisamment grands. De plus, ils
- nécessitent la présence de séparateurs de gaz intégrés à
l'appareil entre la zone de fermentation et la zone de
décantation, et ne résolvent pas le problème du dégazage
dans le décanteur lui-même, où se poursuit la méthanisa-
tion.
La présente invention pallie ces inconvénients en permettant
de réaliser la fermentation et la clarification dans une
même enceinte fermée, de volume et de surface adaptés à
l'effluent traité, avec transfert des boues d'une zone à
l'autre au moyen d'un système provoquant en outre un
dégazage, et éventuellement une oxygénation des boues,
entrainant un blocage partiel de la méthanisation avant
l'entrée des boues dans la zone de décantation, empêchant
ainsi le dégagement de gaz dans cette zone.
L'appareil suivant l'invention pour le traitement anaérobie
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d'eaux usées comprend:
a) un réacteur pouvant être fermé et pressurisable,
ledit réacteur étant divisé en au moins deux cellules
substantiellement identiques ,
b) chaque cellule ayant un disposi-tif de transfert par
gaz-lift à deux branches, les branches débouchant dans
chacune des cellules, pour fonctionner alternativement et
réciproquement comme cellule de fermentation et comme
cellule de décantation,
c) chaque cellule ayant un collecteur perforé, ledit
collecteur perforé aboutissant à une rigole centrale de
collecte d'eau traitée, relié à un système de purge.
Aussi suivant certains modes de l'invention, chaque cellule,
comportant de façon connue des moyens pour l'arrivée d'eau à
traiter, pour la reprise d'eau traitée, pour l'évacuation du
gaz formé et des boues en excès, ainsi qu'un système de
brassage par injection de gaz recyclé, est munie, pour son
alimentation pendant son fonctionnement en cellule de
décantation, d'un dispositif de transfert par gaz-lift, à
deux branches, dont l'une débouche dans la cellule accolée à
celle où il est placé, et dont l'autre branche est,
avantageusement,. munie d'une cheminée d'aération.
Egalement suivant certains autres modes de l'invention, les
deux cellules accolées communiquent entre elles par une
tubulure d'équilibrage assurant le recyclage des boues.
Le gaz utilisé pour le transfert est de préférence de l'air
assurant l'oxygénation des boues, ce qui entraine un blocage
partiel de la méthanisation.
De préférencee, l'appareil peut comporter un compartiment
muni de lamelles permettant une décantation complémentaire
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de l'eau traitée, ce compartiment étant disposé longitudi-
nalement entre les deux cellules, à la partie supérieure de
l'appareil, et alimenté alternativement par ~'une ou l'autre
des cellules, pendant la phase où elle fonctionne en cellule
de décantation.
Les divers caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront de la description ~ui va suivre de deux formes
de réalisation de l'invention, données uniquement à titre
d'exempies non limitatifs. Cette description est faite en
référence aux dessins annexés,`sur lesquels:
- la Figure 1 est un schéma de principe de l'appareil
suivant l'invention, en vue de dessus;
- les Figures 2 et 3 sont des vues schématiques, en coupe,
de deux formes de réalisation suivant l'invention.
D'une façon générale, l'appareil pour le traitement
anaérobie d'eaux ~~~-~~~~~-~ ~- ~ ~ ~--~~ - ~ `~~-
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usées suivant l'invention consiste en un réacteur fermé, SOU8 preSgiOII
de gaz, constitué par une enceinte A dans laquelle un cloisonnement
médian B détermine deux cuves ou cellules 1, la, identiques, accolées,
fonctionnant al~ernativement et réciproquement comme cellule de fer-
mentation et comme cellule de décantation.
L'alimentation en eau à traiter de ces deux cellules se fait par une
canalisation 2, munie d'une vanne automatique 3 ou d'une pompe aboutis-
sant dans une vasque de répartition 4, disposée à l'air libre et en
communication avec chaque cellule par une conduite 5, 5a, munie d'une
vanne automatique 6, 6a.
Chaque cellule est équipée d'un dispositif 7, 7a, de transfert par gaz-
lift à débit constant et à deux branches, dont l'une débouche dans la
cellule accolée à celle où il est placé, et dont l'autre branche est
munie dlune cheminée d'aéra~ion 8, 8a.
Les cellules 1 et la communiquent entre elles à leur base, par une tu
bulure d'équilibrage 9.
Chaque cellule comporte également, à sa partie supérieure, au moins un
collecteur perforé noyé lOa, aboutissant dans une rigole centrale de
collecte 11, et un déversoir de sortie 12 dleau traitée. Chaque collec-
teur 10, lOa est relié à un système de purge 13, par gaz-lift ou pompe
immergée, disposé dans la rigole 11.
Les cellules 1 et la sont en outre munies de cannes dlinsufflation 14,
14a de gaz de brassage, dlune conduite de sortie 15, 15a des boues en
excès, et d'une conduite d'évacuation des gaz formés 16, 16a.
La Figure 3 représente une variante de llappareil suivant llinvention,
dans laquelle les collecteurs 10, lOa alimentent en eau traitée Ull com-
partiment 17 de post-décantation, slétendant longitudinalement à la par
tie supérieure de llappareil, entre la rigole axiale centrale de col-
lecte 11 et un cloisonnement C parallèle à cette rigole. Ce comparti-
ment est muni de modules lamellaires 18. Une lumière 19 permet le re-
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tour des boues dans l'une des cellules, l'eau traitée sortant par lesrigoles 20.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant :
Les cellules 1 et la jouent alternativement le rôle de cellule de fer-
mentation et de cellule de décantation. On supposera que la cuve 1 est
la cellule de fermentation, et la cuve la la cellule de décantation. La
vanne 6 est ouverte, la vanne 6a fermée. L'eau à traiter entre dans la
cellule 1 par la conduite 5, à vitesse lente, de préférence inférieure
ou égale à 0,10 m/s, avec un débit QA. Les cannes d'insufflation de gaz
de brassage 14 sont mises en action, les cannes 14a étant à l'arrAet. Le
dispositif de transfert par gaz-lift 7a est en fonctionnement, le dis~
positif 7 étant à l'arrêt.
Le dispositif à gaz-lift 7a alimente à débit constant la cellule la à
partir de la cellule 1, avec un débit QT supérieur au débit QA. Les
boues décantent dans la cellule la et sont recyclées par la tubulure
d'équilibrage 9 avec un débit QT ~ QA. Les dépôts de boues, dans la
cellule en décantation, sont remis immédiatement en suspension dans
cette cellule au moment de son passage en cellule de fermentation, ce
qui permet de donner aux cellules une forme quelconque.
Le système de transfert par gaz-lift assure en même temps une fonction
de pompage simultané du débit de transit du fermenteur au décanteur et
du débit de recyclage naturel des boues vers le fermenteur, et en outre
une fonction de dégazage, et éventuellement d'aération de la boue trans-
férée, au moyen de la cheminée 8a, permettant de bloquer momentanément
la méthanisation, et donc d'assurer une meilleure séparation de la boue.
L'eau décantée est reprise par le collecteur lOa et amenée, dans la
forme de réalisation représentée à la Figure 2, à la rigole centrale
11, ou, dans la forme de réalisation suivant la Figure 3, au comparti-
ment 17 de post-décantation, duquel l'eau traitée sort par les rigoles
latérales 20. Ce compartiment de post-décantation lamellaire assure un
complément de séparation et évite le système 13 de purge dont il a été
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question plus haut, assurant la purge du collecteur lOa à l'inversion
du cycle. La boue séparée retourne aisément, de fason gravitaire, dans
la cellule 1, par la lumière 19 débouchant dans l'une des cellules, les
gaz-lift de transfert étant réglés différemment dans chaque cellule,
suivant que la lumière 19 y débouche ou non, de facon à compenser le
déséquilibre ainsi créé.
Au fur et à mesure de la durée du cycle, les boues s'accumulent dans
la cellule la, et la durée du cycle, comprise entre 12 h et trois jours,
est réglée en fonction de l'évolution du poids de boues en matières
sèches dans les cellules 1 et la.
Cette évolution est contrôlée, de facon connue, par des mesures de
poids en matières sèches en début et en fin de cycle, dans les cellules
1 et la, et par des mesures d'acides volatils et de production de gaz
ou de poids des matières en suspension dans l'eau traitée.
Avant l'inversion du cycle, le brassage par les cannes 14 est arrêté
pendant 1 à 3 h pour éviter tout entra;nement de boue par le collec-
teur de reprise. Puis, la vanne 6 étant fermée, la vanne 6a est ouverte~les cannes 14a mises en action ainsi que le dispositif gaz-lift 7, les
cannes 14 et le dispositif 7a étant à l'arrêt. La cellule la fonctionne
alors comme cellule de fermentation, et la cellule 1 comme cellule de
décantation.
