AU2003239657A1 - Circular installation for the biological treatment of wastewater - Google Patents
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Abstract
The invention relates to an installation for the biological treatment of water, said installation comprising supply means (1) for supplying the water to be treated, supply means (40) for supplying sludge from at least one downstream clarifier, said sludge supplying the purifying biomass, at least one upstream tank (3), at least two channel tanks (2a, 2b, 2c, 2d) provided with aeration means, and means (5) for discharging a mixed liquor comprising the treated water and the purifying biomass towards said clarifier. The inventive installation is characterised in that it has an essentially circular configuration according to which the upstream tank (3) occupies the central position and the channel tanks (2a, 2b, 2c, 2d) have a curved form and occupy a peripheral position around said upstream tank.
Description
WO 03/082752 PCT/FR3/00963 1 Installation circulaire pour le traitement biologique des eaux uses L'invention concerne le domaine du traitement biologique des eaux en vue de leur 6puration. Plus pr6cisdment, l'invention concerne le traitement biologique des eaux par 5 boues actives. Les proc6d6s de traitement des eaux uses industrielles et/ou urbaines par boues activ6es mettent classiquement en oeuvre diff6rentes phases de traitement qui n6cessitent classiquement l'utilisation de plusieurs bassins de traitement. Un type particulier de bassin utilis6 dans le cadre du traitement des eaux 10 uses est constitud par les bassins A chenaux. De tels bassins sont notamment d6crits dans le document de l'art ant6rieur << design of municipal wastewater treatment plants >>, WEF manual of practice n°8, 4me Edition, pages 11-28 A 11-36 (volume 2-1998) De tels bassins A chenaux pr6sentent une forme allong6e, une paroi mddiane 15 longitudinale et une on deux cloisons correctrices permettant de d61imiter deux ou trois chenaux, et sont par ailleurs munis de moyens permettant de faire circuler l'eau y transitant selon un circuit 6vitant les court-circuits et favorisant un contact optimism entre l'eau h 6purer et la biomasse pr6sente dans le bassin. C'est plus pr6cis6ment aux installations de traitement des eaux us6es 20 int6grant ce type de bassin que se rapporte la pr6sente invention. Comme d6ji indiqu6 ci-dessus, de nombreuses installations des eaux uses n6cessitent le recours A plusieurs bassins. L'utilisation de plusieurs bassins peut &8tre requise pour mettre en oeuvre plusieurs 6tapes d'un proc6d6 de traitement on peut 6tre rendue n6cessaire par la 25 quantity et/ou le d6bit des eaux & traiter. Selon les cas, on pr6voira une implantation en s6rie ou en parallle de ceux-ci. Pour la r6alisation de telles installations incluant plusieurs bassins, il est connu de r6aliser le g6nie civil de chacun de ceux-ci de fagon inddpendante et d'6tablir des liaisons hydrauliques par canalisations entre les bassins ainsi rdalis6s. 30 Une telle configuration pr6sente plusieurs inconvdnients.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 2 En premier lieu, l'implantation s6par6e des bassins implique une emprise au sol importante. Or, dans de nombreux cas, il est souhaitable de rdaliser des installations les plus compactes possibles, par exemple pour des questions de cofit de terrain. 5 En second lieu, l'utilisation de canalisations pouvant 8tre de grandes dimensions, pour joindre hydrauliquement les bassins entre eux, augmente consid6rablement les cofits de r6alisation des installations ainsi que leur coft de maintenance. En pratique, la r6alisation de ces liaisons hydrauliques peut repr6senter jusqu' A 25% du coit total d'une installation. 10 L'utilisation de telles canalisations augmente 6galement la probability de risque de dysfonctionnement de l'ensemble. II est 6galement connu de l'art ant6rieur d'associer plusieurs bassins d'une m8me installation de traitement des eaux uses dans un seul et m~me g6nie civil de forme essentiellement carrde ou rectangulaire. 15 Dans un tel cas, le passage de l'eau d'un bassin A l'autre peut se faire par d6versoir(s) ou par goulotte(s), ce qui permet de supprimer les canalisations sus mentionn6es et de r6aliser des installations plus compactes. Toutefois, pour la r6alisation de bassins susceptibles d'accueillir des hauteurs d'eau sup6rieures A environ 5 mitres, les cofits de r6alisation de g6nies civils de 20 forme carr6e ou rectangulaire sont 61ev6s, notamment lorsque ces installations incluent des bassins A chenaux. Un objectif de la pr6sente invention est de proposer un nouveau type d'installation ne pr6sentant pas les inconv6nients sus-mentionn6s de l'6tat de la technique. 25 Ainsi, un objectif de la pr6sente invention est de presenter un type d'installation dont l'emprise au sol est moindre, I capacit6 de traitement identique, que les installations connues de l'art ant6rieur. Egalement un objectif de la pr6sente invention est de presenter un nouveau type d'installation dont la r6alisation du g6nie civil implique des cofits moindres 30 que ceux de l'6tat de la technique.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 3 Ces diff6rents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints grace A l'invention qui concerne une installation pour le traitement biologique d'eau comprenant des moyens d'amende d'eau A traiter, des moyens d'amende de boues provenant d'au moins un clarificateur aval, lesdites boues 5 amenant une biomasse 6puratrice, au moins un bassin amont, au moins deux bassins I chenaux pourvus de moyens d'a6ration, et des moyens d'6vacuation vers ledit clarificateur aval de la liqueur mixte comprenant l'eau trait6e et la biomasse 6puratrice, cette installation 6tant caract6ris6e en ce qu'elle pr6sente une configuration essentiellement circulaire selon laquelle ledit bassin amont est pr6vu 10 en position centrale et lesdits bassins At chenaux ont une forme incurv6e et sont pr6vus en position p6riph6rique autour dudit bassin amont central. Le principe de l'invention consiste donc it associer dans un g6nie civil de configuration essentiellement circulaire A la fois au moins deux bassins A chenaux et un bassin amont et A pr6voir ledit bassin amont au centre de l'installation. 15 On notera que dans le cadre de la pr6sente description, on entend, conform6ment A la pratique courante de l'homme de l'art, le termes << amont >> et << aval >> en r6f6rence au chemin parcouru par l'eau A traiter. Selon une telle d6finition, l'eau & traiter passe donc, au moins en partie, d'abord dans le bassin amont avant d'entrer dans les bassins A chenaux. 20 Une telle configuration circulaire permet de r6aliser le g6nie civil int6grant ces diff6rents bassins ht un cofit moindre que celui qui serait suscit6 par le g6nie civil de bassins de m8mes volumes r6alis6s selon l'6tat de la technique. En effet, selon la configuration circulaire propos6e par l'invention, le g6nie civil est plus facile t r6aliser. Les structures en cercle ou en arc de cercle sont en 25 effet connues en architecture pour presenter une resistance accrue, t 6paisseur de paroi gale, par rapport i des structures rectangulaires ou carries. Selon une premiere variante de l'invention, une telle installation pr6sente deux bassins At chenaux et un bassin amont central essentiellement circulaire.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 4 Une telle configuration circulaire du bassin amont central permet d'optimiser encore le cofit de construction de l'installation puisque la paroi extdrieure de ce bassin central peut constituer une paroi int6rieure des chenaux. Selon une seconde variante de l'invention, une telle installation pr6sente deux 5 bassins A chenaux et deux bassins amont centraux essentiellement h6mi-circulaires. L'utilisation de deux bassins amont centraux en forme de demi-cercles pr6sente l'avantage de permettre l'utilisation de chacun de ces bassins amont en parallle comme explicit ci-aprbs. La pr6sente invention n'est explicitement pas limited au cas oi l'installation 10 inclut deux bassins A chenaux. Ainsi on pourra pr6voir plus de deux bassins A chenaux et notamment trois bassins A chenaux ou, selon une variante int6ressante, quatre bassins A chenaux qui pr6senteront tous une forme incurv6e et s'inscriront dans un cercle. Ainsi, selon une troisibme variante de l'invention, une telle installation 15 pr6sente quatre bassins A chenaux et un bassin amont central essentiellement circulaire. Selon une quatribme variante de l'invention, une telle installation pr6sente quatre bassins A chenaux et deux bassins amont centraux essentiellement h6mi-circulaires. 20 En r6f6rence aux premiere et deuxibme variantes cities ci-dessus, installation peut comprendre des moyens permettant de faire fonctionner lesdits deux bassins A chenaux en parallble ou, selon une autre possibility, des moyens permettant de faire fonctionner lesdits deux bassins A chenaux en s6rie. Dans le cas oi deux bassins amont centraux de forme h6mi-circulaire sont pr6vus, on pourra 25 utiliser ceux-ci en parallble. En r6f6rence aux troisibme et quatribme variantes cit6es ci-dessus, installation peut comprendre des moyens permettant de faire fonctionner lesdits quatre bassins A chenaux en parallble ou, selon une autre possibility, des moyens permettant de faire fonctionner lesdits quatre bassins A chenaux en s6rie deux A 30 deux.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 5 Selon un aspect pr6f6rentiel de l'invention, le ou chaque bassin amont central pr6sente des moyens permettant d'y d6finir deux zones. Ces deux zones pourront 8tre utilis6es, comme il sera explicit ci-apris plus en detail pour d6limiter des phases du procd6 de traitement de l'eau dans 5 l'installation. On pourra envisager diff6rents moyens de r6alisation des moyens de d61imitation pr6vus pr6f6rentiellement au sein du ou de chaque bassin amont central permettant de d6finir les zones en question. Solon une variante, lesdits moyens de d61imitation d6finissent au 10 sein du ou de chaque bassin amont central une zone p6riph6rique en arc de cercle. Selon une autre variante ces moyens d6finissent au sein du ou de chaque bassin amont central une zone centrale circulaire au centre de l'installation. Pr6f6rentiellement, lesdits moyens d'amen6e d'eau et lesdits moyens 15 d'amende des boues recycles du clarificatcur aval sont pr6vus au niveau dudit bassin amont central. Selon une variante, des moyens d'amen6e d'eau annexes permettant d'amener une partie seulement de l'eau & traiter directement dans lesdits bassins A chenaux sont pr6vus dans installation. Dans un tel cas, ladite partie de l'eau 20 amen6e dans lesdits bassins A chenaux par lesdits moyens d'amen6e d'eau annexes repr6sente pr~f6rentiellement 0 75 % environ du volume d'eau total A traiter, 100% 1 25% de ce volume total restant achemin6 par lesdits moyens d'amene d'eau. Ces moyens d'amen6e d'eau annexes pourront 8tre mise en oeuvre 25 dans certains cas selon les exigences d'un proc6d6 de traitement d'eau donnd. Selon une variante int6ressante de l'invention, l'installation pourra inclure des zones de transit de l'eau entre les bassins A chenaux. De telles zones pourront 6tre avantageusement utilis6es pour acheminer l'eau d'un bassin l'autre, pour 6vacuer l'eau traiter ou encore en guise de zones de section.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 6 Selon une variante pr6f6rentielle, ces zones pourront montrer une section transversale essentiellement triangulaire et 8tre situdes chacune entre deux bassins h chenaux. On notera 6galement qu'une ou plusieurs zones de d6cantation 5 lamellaire pourront 8tre int6gr6es dans lesdits chenaux afin soit d'augmenter la concentration de la liqueur mixte dans lesdits chenaux et optimiser ainsi le dimensionnement de ceux-ci soit de diminuer la concentration de la liqueur mixte envoy6e en clarification et permettre ainsi de r6duire le dimensionnement du clarificateur aval. 10 L'installation selon la pr6sente invention peut 6tre utilis6e pour la mise en ceuvre de diff6rents proc6d6s de traitement biologiques d'eau connus de l'art antdrieur, tel que les proc6dds BIODENITRO ou BIODENIPHO d6crits notamment dans le brevet DK131297 ou le proc6d6 AZENIT et ses variantes dcrits dans les brevets FR2725193 et FR2760232. 15 L'invention sera mieux comprise grAice & la description qui va suivre d'un mode non limitatif de r6alisation de l'invention en r6firence aux dessins sur lesquels : - la figure 1 repr6sente une vue de dessus d'une installation circulaire de traitement biologique des eaux uses selon la prdsente invention; 20 - la figure 2 repr6sente une vue en coupe AA' longitudinale de l'installation repr6sent6e A la figure 1; - la figure 3 repr6sente une vue en coupe longitudinal OB (O 6tant le centre de installation de cette m8me installation). En r6f6rence aux figures 1 A 3, installation comprend des moyens 25 d'amen6e 1 d'eau A traiter abouchant au centre de installation. L'eau h traiter arrive au niveau de ces moyens d'amen6e 1 par une canalisation 11 privue sous l'installation. Conform6ment A la pr6sente invention, installation comprend un bassin amont central 3 qui, dans le cadre du present mode de r6alisation, pr6sente une 30 forme circulaire et est pourvu de moyens de d61imitation constituds par une paroi WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 7 6 permettant de d6finir au sein de ce bassin amont central 3 une premiere zone 3a et une deuxibme zone 3b. Ce bassin 3 accueille 6galement des moyens d'amende des boues 40 recycles par une canalisation 40a d'un clarificateur aval (non repr6sent6). 5 Toujours, conform6ment A la pr6sente invention, l'installation comprend des bassins A chenaux, en l'occurrence quatre bassins 2a, 2b, 2c et 2d. Chaque bassin a chenaux pr6sente une paroi centrale 12 et quatre cloisons correctrices 13, 14, 15, 16 permettant de r6aliser les chenaux. Le bassin amont central 3 et les bassins a chenaux 2a, 2b, 2c, 2d sont 10 inscrits dans un g6nie civil circulaire. Comme on peut le voir sur la figure 3, ces bassins A chenaux sont pourvus de moyens d'a6ration 17. Le bassin central amont 3 est quant A lui pourvu de moyens de m61ange 18 permettant de faire circuler l'eau A traiter et les boues qui y transitent. 15 Comme on peut le voir clairement sur la figure 1, les bassins A chenaux pr6sentent une forme incurv6e et sont disposes en couronne autour du bassin amont central 3. On notera que des zones 20, 21 et 5 de sections transversales essentiellement triangulaires sont pr6vus entre les bassins A chenaux. 20 Les zones 21 communiquent par d6versoir avec le bassin central amont 3 ainsi qu'avec les zones 20 auxquelles elles sont reli6es par des canalisations 22 situ6es sous l'installation. Ces zones 20 communiquent quant A elles par des d6versoirs 23, 24, 25 et 26 avec les bassins h chenaux. 25 Les bassins A chenaux communiquent par des d6versoirs 30, 31, 32 et 33 avec les zones 5 qui constituent une partie des moyens d'6vacuation de la liqueur mixte. On notera 6galement que les moyens d'amen6e d'eau 1 coopbrent avec des moyens d'amen6e d'eau annexes la constituds par une goulotte qui permet WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 8 d'amener une partie de l'eau vers les bassins & chenaux sans que cette partie transite dans le bassin amont central 3. Comme ddji pr6cis6, l'installation selon la pr6sente invention pourra etre mise en oeuvre selon des configurations d'utilisation variables. 5 Ainsi, selon le present mode de r6alisation, on pourra pr6voir de placer la zone 3a du bassin amont central 3 en condition d'anoxie et la zone 3b du bassin amont central 3 en condition d'ana6robiose. Paralllement, les moyens d'a6ration 17 des bassins A chenaux pourront 8tre activ6s de faqon s6quenc6e de fagon a manager dans ceux-ci des phases d'a6robiose et des phases d'anoxie. 10 La zone centrale 3a du bassin amont central 3 est une zone anoxique permettant d'61iminer les nitrates circul6s par la boue en provenance du clarificateur aval et 6ventuellement des nitrates amen6s dans l'eau A traiter. Cette zone 3a sert de protection A la zone ana6robie 3b qui doit imp6rativement rester en condition d'anadrobiose. 15 La presence de conditions d'ana6robiose dans la zone centrale 3b du bassin amont central 3 permettra d'6liminer la pollution phosphor6e contenue dans l'effluent A traiter mais aussi d'6liminer les bact6ries filamenteuses nocives au processus biologique de d6pollution et de permettre ainsi de s61ectionner la biomasse souhait6e A cette fin. 20 L'utilisation d'une aeration s6quenc6e dans les chenaux permettra quant h elle de degrader la pollution carbonde et azot6e de l'eau & traiter. Dans le cadre d'une telle configuration, le mode de fonctionnement de l'installation repr6sentd aux figures 1 A 3 est le suivant. L'effluent A traiter arrive par la canalisation 11 jusqu'aux moyens 25 d'amen6e 1 de l'eau dans installation prdvue en position centrale de celle-ci. Cette eau est alors distribute A 70% dans le bassin amont central 3 pour transiter en premier dans la zone 3a de celle-ci place en anoxie, puis dans la zone 3b de celle-ci plac6e en condition d'ana6robiose. Les boues recycles en provenance du clarificateur aval sont introduites en 30 totality par la canalisation 40a dans la zone 3a.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 9 La circulation et le m61ange de I'eau et des boues dans ces bassins sont am6lior6s grace 4 la presence des m61angeurs 18. Lors du transit de l'effluent dans la zone 3b place en condition d'ana6robiose, le processus de degradation du phosphore est amorc6 et les bact6ries filamenteuses sont 61imin6es. 5 Apris avoir transit dans le bassin amont central 3, la liqueur mixte passe par-dessus les d6versoirs reliant ce bassin amont central 3 aux zones 21. L'eau transite ensuite dans les canalisations 22 pour arriver dans les zones 20 d'oil elle est distribute en passant par des d6versoirs 23, 24, 25, 26 respectivement dans les bassins A chenaux 2c, 2d, 2a, 2b. 10 On comprendra donc que selon une telle configuration, les bassins A chenaux 2a, 2b, 2c, 2d fonctionnent en parallble. Grace au s6quenqage de l'a6ration, l'effluent est d6barrass6 de l'essentiel de sa pollution azot6e et carbon6e lors de son passage dans ces bassins. L'eau ainsi 6purde et la boue 6puratrice formant la liqueur mixte passent 15 ensuite par-dessus les deversoirs 30, 31, 32 et 33 pour 8tre 6vacu6es par les moyens d'6vacuation 5 de la liqueur mixte vers le clarificateur aval (non repr6sent6) qui permet de separer cette liqueur mixte en une eau 6pur6e et des boues qui sont recycle par la canalisation 40a vers la zone 3a du bassin amont 3. On notera que 30% de 1'eau arrivant par les moyens d'6vacuation 1 20 transite par la goulotte la arrive dans les zones 21 et est distribute dans les chenaux 2a, 2b, 2c,2d sans passer par le bassin amont 3. Ceci permet d'optimiser le fonctionnement de la zone d'anaerobiose. Le mode de r6alisation de installation ici d6crit ainsi que l'exemple de configuration selon laquelle elle est utilis6e ne sont absolument pas limitatifs. 25 Comme d6jh indiqu6, on pourra notamment prdvoir non pas un seul bassin central amont mais deux bassins centraux amont pr6sentant une forme hemi circulaire. On pourra 6galement pr6voir moins ou plus de quatre bassins a chenaux, par exemple deux. Comme d6ja indiqu6, installation pourra 6galement 8tre pourvue de 30 moyens permettant de faire fonctionner les bassins A chenaux en s6rie.
WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 10 Selon le proc6d6 connu de 1'homme de l'art BIODENIPHO, 1'effluent (liqueur mixte) transitera dans deux chenaux places en s6rie et alternativement en conditions anoxique et a6robie.
Claims (18)
1. Installation pour le traitement biologique d'eau comprenant des moyens d'amen6e (1) d'eau A traiter, des moyens d'amende (40) de boues provenant d'au moins un clarificateur aval, lesdites boues amenant la biomasse 6puratrice, au 5 moins un bassin (3) amont, au moins deux bassins A chenaux (2a, 2b, 2c, 2d) pourvus de moyens d'a6ration, et des moyens d'6vacuation (5) vers ledit clarificateur aval de la liqueur mixte comprenant l'eau trait6e et la biomasse 6puratrice caractdris6e en ce qu'elle pr6sente une configuration essentiellement circulaire selon laquelle ledit bassin amont (3) est privu en position 10 centrale et lesdits bassins A chenaux (2a, 2b, 2c, 2d) ont une forme incurv6e et sont prdvus en position p6riphirique autour dudit bassin amont central.
2. Installation selon la revendication 1 caractirisde en ce qu'elle pr6sente deux bassins A chenaux et un bassin amont central essentiellement circulaire.
3. Installation selon la revendication 1 caract6risde en ce qu'elle pr6sente 15 deux bassins A chenaux et deux bassins amont centraux essentiellement h6mi circulaires.
4. Installation selon la revendication 1 caract6ris6e en ce qu'elle pr6sente quatre bassins (2a, 2b, 2c, 2d) A chenaux et un bassin amont central (3) essentiellement circulaire. 20
5. Installation selon la revendication 1 caract6ris6e en ce qu'elle pr6sente quatre bassins & chenaux et deux bassins amont centraux essentiellement h6mi circulaires.
6. Installation selon les revendications 2 ou 3 caract6ris6e en ce qu'elle inclut des moyens permettant de faire fonctionner lesdits deux bassins & chenaux en 25 parallble.
7. Installation selon les revendications 2 ou 3 caractiris6e en ce qu'elle inclut des moyens permettant de faire fonctionner lesdits deux bassins A chenaux en sdrie.
8. Installation selon les revendications 4 ou 5 caract6ris6e en ce qu'elle 30 inclut des moyens permettant de faire fonctionner lesdits quatre bassins A chenaux en parallble. WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 12
9. Installation selon les revendications 4 ou 5 caract6ris6e en ce qu'elle inclut des moyens permettant de faire fonctionner lesdits quatre bassins A chenaux en s6rie deux A deux.
10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 A 9 5 caract6ris6e en ce que le ou chaque bassin amont central pr6sente des moyens (6) permettant d'y d6finir deux zones.
11. Installation selon la revendication 10 caractdris6e en ce que lesdits moyens de d61imitation d6finissent au sein du ou de chaque bassin amont central une zone p6riphirique en arc de cercle. 10
12. Installation selon la revendication 10 caract6ris6e en ce que lesdits moyens (6) de d6limitation d6finissent au sein du ou de chaque bassin amont central une zone centrale circulaire (3a) au centre de l'installation.
13. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 A 12 caract6ris6e en ce que lesdits moyens d'amen6e d'eau (1) et lesdits moyens 15 d'amen6e des boues recycl6es (40) sont pr6vus au niveau dudit bassin amont central.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 A 13 caract6ris6e en ce qu'elle pr6sente des moyens d'amende d'eau annexes (la) permettant d'amener une partie seulement de l'eau A traiter directement dans 20 lesdits bassins A chenaux.
15. Installation selon la revendication 14 caract6ris6e en ce que ladite partie de l'eau amen6e dans lesdits bassins A chenaux par lesdits moyens d'amende d'eau annexes (la) repr6sente 0 A 75 % environ du volume d'eau total A traiter, 100% A 25% de ce volume total restant achemin6 par lesdits moyens 25 d'amen6e d'eau (1).
16. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 A 15 caract6risde en ce qu'elle inclut des zones de transit de l'eau (20,21,5) entre les bassins A chenaux. WO 03/082752 PCT/FRO3/00963 13
17. Installation selon la revendication 16 caractdrisde en ce que lesdites zones de transit (20,21,5) pr6sentent des sections transversales essentiellement triangulaires et sont situdes chacune entre deux bassins a chenaux.
18. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 a 17 5 caract6ris6e en ce qu'une ou plusieurs zones de d6cantation lamellaire pourront 8tre int6gr6es dans lesdits chenaux
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