FR2461684A1 - Purificn. of organically polluted water contg. sulphate(s) - using anaerobic bacteria with sulphide(s) removed by gas entrainment - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé pour l'épuration biologi
que anaérobie d'eaux.#ésiduaires contenant des sulfates, plus particulièrement
d'eaux résiduaires à forte pollution organique de féculerie, de conserverie,
d'équarrissage ou d'élevage et surtout d'eaux résiduaires contenant de 2 à 5
g/l de sulfates, de distilleries de mélasse et de levureries.The present invention relates to a process for biological purification
than anaerobic wastewater containing sulphates, more particularly
waste water with a high organic pollution of starch, canning,
of rendering or raising and especially waste water containing from 2 to 5
g / l of sulphates, molasses distilleries and yeasts.
Il est connu que la digestion anaérobie est un procédé économiquement
intéressant quoique encore peu utilisé, pour épurer les eaux résiduaires indus - trielles à forte pollution organique; il assure une élimination de la pollution
de 80'à 95 %. Ce procédé consiste à réaliser une fermentation en l'absence
d'oxygène, permettant de transformer le plus complètement possible les
matières organiques en méthane et en gaz carbonique.Cette fermentation
s'effectue en deux phases qui se déroulent simultanément dans la masse
une phase de liquéfaction au cours de laquelle des bactéries productrices
d'acide transforment les composés organiques complexes en composés simples,
à savoir notamment en acides acétique, propionique, et butyrique...; et une
phase de gazéificati#p'#n ou méthanisation-au cours de laquelle des bactéries
dites méthaniques'transforment ces composés en méthane et en gaz carbonique.It is known that anaerobic digestion is an economically
interesting although still little used, for purifying industrial waste water with high organic pollution; it ensures the elimination of pollution
from 80% to 95%. This process consists in carrying out a fermentation in the absence
of oxygen, making it possible to transform as completely as possible the
organic matter in methane and carbon dioxide.
is carried out in two phases which take place simultaneously in the mass
a liquefaction phase during which producing bacteria
of acid transform complex organic compounds into simple compounds,
namely namely acetic acid, propionic, and butyric ...; and an
gaseous phase # p '# n or methanization-during which bacteria
These methanics transform these compounds into methane and carbon dioxide.
Parallèlement se déroule également la réduction de SO4=en S par des bacté ries sulfato-réductrices, en cas de présence des ions SO -. At the same time, the reduction of SO4 = in S by sulfato-reducing bacteria, in case of the presence of SO - ions, also takes place.
4
Des installations ont déjà été décrites pour mettre en oeuvre des procé
dés de digestion anaérobie; elles comportent généralement une cuve fermée
appelée digesteur, maintenue à 30-370C, dans laquelle est introduite l'eau à
traiter, à forte pollution organique; sous l'action conjuguée des bactéries
acidifiantes et méthaniques, la pollution organique est transformée en méthane
et en gaz carbonique qui se dégagent. Ce mélange de gaz est en partie recyclé
pour réaliser le brassage de la masse liquide présente dans le digesteur, le
reste du gaz. prqduit peut être utilisé comme combustible. Les boues sont sépa
rées du liquide traité dans un clarificateur, une partie de ces boues est recy
clée dans le digesteur--et l'autre partie est éliminée.4
Facilities have already been described to implement
anaerobic digestion dice; they generally comprise a closed tank
digester, maintained at 30-370C, into which the water is
treat, with high organic pollution; under the combined action of bacteria
acidifying and methane, organic pollution is transformed into methane
and carbon dioxide that emerge. This gas mixture is partly recycled
to carry out the mixing of the liquid mass present in the digester, the
remaining gas. This product can be used as a fuel. The sludge is separated
of the liquid treated in a clarifier, some of these sludge is recycled
key in the digester - and the other part is eliminated.
Les bactéries méthaniques sont lesorganismes clés de la digestion
anaérobie; or elles sont très serxsibles aux variations- deZtempérature, au pH et aùx toxiques présents, en particulier aux sulfures.; Si le,s eaux à traiter
contiennent un trop grande quantité de sulfates, les sulfures formés au cours
du processus anaérobie, inhibent la méthanisation. Par exemple en présence
de 200.-mg/l de S# le rendement de l'élimination de la pollution tombe de 85
à 65 % pour une eau à traiter contenant 13 g/l de DBO5, et un temps de diges tion de 5 jours.Compte tenu du fait qu'on travaille en continu, on est contraint d'opérer dans des volumes de digestion importants pour obtenir des temps de séjour suffisamment longs; d'autre part la présence de sulfures dans les gaz sortants pose des problèmes d'odeur et de toxicité.Methane bacteria are the key digestive organs
anaerobic; but they are very variable to the variations of the temperature, the pH and the toxic acids present, in particular to sulphides; If the waters to be treated
contain too much sulphates, sulphides formed during
of the anaerobic process, inhibit anaerobic digestion. For example in the presence
of 200.-mg / l of S # the efficiency of the elimination of the pollution falls of 85
at 65% for a water to be treated containing 13 g / l of BOD5, and a digestion time of 5 days. In view of the fact that one works continuously, one is forced to operate in volumes of digestion important for obtain sufficiently long residence times; on the other hand, the presence of sulphides in the outgoing gas poses problems of odor and toxicity.
L'invention concerne un procédé qui permet de remédier à ces inconvénients etde traiter avec un bon rendement, dans des ouvrages de faibles dimensions et dans des conditions économiques intéressantes, des eaux à forte pollution organique contenant des sulfates. The invention relates to a process which makes it possible to remedy these drawbacks and to treat with a good yield, in structures of small dimensions and under advantageous economic conditions, waters with a high organic pollution containing sulphates.
Le présent procédé consiste essentiellement à entraùier les composés sulfurés formés à partir des sulfates pendant la digestion anaérobie, au moyen d'un gaz, ("strippage"), ce gaz étant injecté dans la masse liquide pendant la fermentation. The present process essentially involves entraining sulfide compounds formed from the sulfates during anaerobic digestion by means of a gas ("stripping"), which gas is injected into the liquid mass during fermentation.
Le gaz utilisé doit être non toxique pour la digestion anaérobie et est de préférence le gaz produit par la digestion elle-même, préalablement désulfuré par absorption des composés soufrés qu'il contient, - et servant simultanément au brassage de la masse liquide. The gas used must be nontoxic for anaerobic digestion and is preferably the gas produced by the digestion itself, previously desulphurized by absorption of the sulfur compounds it contains, and simultaneously serving to stir the liquid mass.
Le rapport en volume: gaz formé au cours du processus anaérobie/ gaz d'entrathement etde brassage, est maintenu entre 3/1 et 20/1, de préférence entre 3/1 et 7/1. Au-dessous de la limite inférieure un brassage suffisant n'est pas assuré; la limite supérieure n'est pas restrictive, mais elle assure l'élimination recherchée des sulfures. The ratio by volume: gas formed during the anaerobic process / stirring gas and stirring, is maintained between 3/1 and 20/1, preferably between 3/1 and 7/1. Below the lower limit, sufficient mixing is not assured; the upper limit is not restrictive, but it ensures the desired elimination of sulphides.
En effet, dans le cas où l'eau à traiter contient des sulfates, le gaz produit par la digestion contient, outre du méthane et du gaz carbonique, une grande quantité d'hydrogène sulfuré -plusieurs % en volume - et d'autres produits soufrés dont il convient de réduire considérablement la teneur pour utiliser ce gaz comme gaz de strippage. Comme, en outre, une partie du gaz est susceptible d'être utilisée comme combustible, il est intéressant de procéder à la désulfuration de tout le gaz formé. In fact, in the case where the water to be treated contains sulphates, the gas produced by the digestion contains, besides methane and carbon dioxide, a large quantity of hydrogen sulphide - several% by volume - and other products. sulfur content, the content of which must be considerably reduced in order to use this gas as a stripping gas. Since, in addition, a part of the gas is likely to be used as a fuel, it is advantageous to carry out the desulfurization of all the gas formed.
Pour effectuer la désulfuration, on peut avoir recours notamment à deux procédés connus. To carry out the desulfurization, it is possible to use two known methods.
Selon un premier procédé on fait absorber sélectivement les composés soufrés sur une masse d'oxydes métalliques, par exemple de fer et de zinc, capables de fixer les sulfures. Après l'absorption on transforme ces sulfures en soufre par oxydation à l'air. A cet effet on injecte endiscontinu de l'air dans la masse après la phase d'absorption. Le soufre solide est éliminé de la surface de la masse absorbante. According to a first method, the sulfur-containing compounds are selectively absorbed on a mass of metal oxides, for example of iron and zinc, capable of fixing the sulphides. After absorption, these sulphides are converted into sulfur by oxidation in air. For this purpose, air is injected continuously into the mass after the absorption phase. The solid sulfur is removed from the surface of the absorbent mass.
Selon un second procédé on effectue l'absorption des composés soufrés dans un milieu liquide acceptant sélectivement les produits soufrés réducteurs en les transformant en une forme éliminable du soufre, par exemple en soufre solide. Cet absorbant liquide ne doit pas agir à l'égard du gaz carbonique présent dans le gaz produit par la digestion, car il permet de maintenir le pH dans le digesteur entre 6, 5 et 7, 5, valeur nécessaire à une bonne digestion. According to a second method, the sulfur compounds are absorbed in a liquid medium that selectively accepts the reducing sulfur products by transforming them into a form that can be removed from sulfur, for example solid sulfur. This liquid absorbent must not act with respect to the carbon dioxide present in the gas produced by the digestion, because it makes it possible to maintain the pH in the digester between 6.5 and 7.5, a value necessary for good digestion.
Après avoir atteint le degré d'épuisement limite, le liquide absorbant est régénéré à l'air: le soufre formé est éliminé par décantation, déshydraté et récu périe. After reaching the limit of exhaustion, the absorbing liquid is regenerated in air: the sulfur formed is removed by decantation, dehydrated and recovered.
Selon l'invention, on évacue le gaz au dessus de la masse en digestion à débit constant; ce débit doit toujours être supérieur au débit de formation de gaz dans la masse en digestion anaérobie. Le complément est assuré d'une part par le gaz d'entrainement et de brassage désulfuré, et d'autre part, dans le cas où le débit de gaz de digestion devait diminuer pour une raison quelconque, par une injection supplémentaire de gaz d'entraiflement désulfuré dans l'atmosphère au-dessus de la masse en digestion, de façon à maintenir une surpression comprise entre 0,005et 0, 02 bar; la limite supérieure est fixée pour des raisons d'appareillage (résistance àla pression), la limite inférieure assure l'évacuation des gaz sans pompage. According to the invention, the gas is evacuated above the mass in constant flow digestion; this flow rate must always be greater than the formation rate of gas in the mass in anaerobic digestion. The complement is ensured on the one hand by the desulfurized entrainment and mixing gas, and on the other hand, in the case where the flow of digestion gas was to decrease for any reason, by an additional injection of gas of desulphurized entrapment in the atmosphere above the mass in digestion, so as to maintain an overpressure of between 0.005 and 0.02 bar; the upper limit is fixed for reasons of fitting (resistance to pressure), the lower limit ensures the evacuation of gases without pumping.
Ainsi on maintient à peu près constantes les conditions de réaction dans le digesteur, et le débit de gaz dans l'appareil de désulfuration. Thus, the reaction conditions in the digester and the gas flow rate in the desulphurization apparatus are approximately constant.
La figure unique montre schématiquement une installation à l'aide de laquelle on peut mettre en oeuvre l'invention. The single figure schematically shows an installation by means of which the invention can be implemented.
Cette figure représente le cas où l'on effectue le brassage et l'entraine- ment à l'aide du gaz provenant du digesteur, après désulfuration. This figure represents the case where the stirring and entrainment is carried out using the gas coming from the digester, after desulfurization.
L'eau résiduaire à traiter, à forte pollution organique et contenant des sulfates est amenée par la conduite d'alimentation 1 dans le récipient de digestion 2 dans lequel l'eau est traitée en continu, l'eau épurée sort par la conduite 3. The waste water to be treated, with high organic pollution and containing sulphates, is fed through the feed pipe 1 into the digestion vessel 2 in which the water is treated continuously, the purified water exits through the pipe 3.
Dans le digesteur 2 se déroulent les réaction d'acidification et de méthanisation précédemment décrites sous la forme d'une masse liquide 5 parcourue de bulles de gaz, provenant d'une part des activités microbiotiques en cours, d'autre part du gaz d'entrafnement injecté en 6 composé de C02 et de CH3 dans le cas représenté et dont le débit en 6 est Q2. Les gaz développés dans la masse en digestion donnent naissance à un débit q. La sortie 7 assure l'évacuation du mélange gazeux qui se forme au-dessus de la masse en activité (débit Q1) et qui est amené vers le désulfurateur 8. A la sortie de ce dernier (débit Q1') une partie du gaz est recyclée dans le digesteur (débit Q2) au moyen d'une pompe 9.Le débit restant, Q1' ~ Q2 est stocké ou utilisé (sortie U), après prélèvement éventuel d'un débit q' amené vers l'atmosphère 4 du digesteur par l'entrée 10. In the digester 2 are carried out the acidification and methanization reactions previously described in the form of a liquid mass 5 covered with gas bubbles, originating on the one hand from the microbiotic activities in progress and on the other hand from the gas of entrafnement injected in 6 composed of CO2 and CH3 in the case shown and whose flow rate at 6 is Q2. The gases developed in the mass in digestion give rise to a flow q. The outlet 7 ensures the evacuation of the gaseous mixture which is formed above the mass in activity (flow Q1) and which is fed to the desulfurator 8. At the outlet of the latter (flow Q1 ') a part of the gas is recycled to the digester (flow Q2) by means of a pump 9. The remaining flow, Q1 '~ Q2 is stored or used (output U), after any sampling of a flow q' brought to the atmosphere 4 of the digester by the entrance 10.
Ce prélèvement est effectué à l'aide d'une vanne 11 asservie à la pression régnant dans le digesteur. This sampling is performed using a valve 11 controlled by the pressure in the digester.
L'invention sera décrite plus en détail dans l'exemple non limitatif ciaprès. The invention will be described in more detail in the nonlimiting example below.
Exemple
On traite par digestion anaérobie 20 m3 d'une eau résiduaire contenant 15 g/l de DCO, 10 g/l de DBO5 et 2, 5 g/l de 50 , d'une part selon un procédé classique A avec simple brassage, d'autre part selon un procédé B, avec brassage et entraînement des sulfures par injection de gaz désulfuré provenant de la digestion.Example
Anaerobic digestion of 20 ml of a waste water containing 15 g / l of COD, 10 g / l of BOD5 and 2.5 g / l of 50 is carried out, on the one hand according to a conventional method A with simple stirring, d secondly according to a method B, with stirring and entrainment of sulphides by injection of desulfurized gas from the digestion.
Les résultats obtenus sont consignés au tableau I. Le tableau Il contient les quantités et pourcentages des gaz formés au cours de la digestion, sans désulfuration dans le procédé A et après désulfuration dans le procédé B. The results obtained are shown in Table I. Table II contains the quantities and percentages of the gases formed during digestion, without desulfurization in process A and after desulfurization in process B.
La désulfuration du gaz de digestion est effectuée par absorption liquide. The desulfurization of the digestion gas is carried out by liquid absorption.
du digesteur
Dans le procédé selon l'invention, on obtient en sortie/477. 73 m de gaz,
3 3 après désulfuration il reste 470 m . 300 m sont recyclés dans le digesteur, au cours de ltessai, au total 100 m3 de gaz désulfuré ont été réintroduits dans l'atmosphère gazeuse du digesteur, 70 m3 de gaz ont été stockés.the digester
In the process according to the invention, there is obtained at exit / 477. 73 m of gas,
3 3 after desulfurization 470 m remain. 300 m were recycled in the digester, during the test, a total of 100 m3 of desulphurized gas was reintroduced into the gaseous atmosphere of the digester, 70 m3 of gas was stored.
Tableau I
Table I
<tb> <SEP> Eau <SEP> traitée
<tb> Pollution <SEP> Eau <SEP> brute
<tb> <SEP> par <SEP> procédé <SEP> <SEP> classique <SEP> suivant <SEP> l'inventio <SEP>
<tb> <SEP> A <SEP> B
<tb> DCO <SEP> 15 <SEP> g/l <SEP> 9 <SEP> g/l' <SEP> 7 <SEP> g/l
<tb> DBO5 <SEP> io <SEP> 8/1 <SEP> <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> g/l <SEP> 3 <SEP> g/l
<tb> SO4= <SEP> 2,5 <SEP> g/l <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> g/l <SEP> 0, <SEP> <SEP> 5 <SEP> g/l
<tb> S= <SEP> 0, <SEP> 490 <SEP> <SEP> g/l <SEP> 0, <SEP> 100 <SEP> g/l
<tb>
Tableau II
<tb><SEP> Water <SEP> processed
<tb> Pollution <SEP> Raw <SEP> Water
<tb><SEP> by <SEP> process <SEP><SEP> classic <SEP> next <SEP> the inventio <SEP>
<tb><SEP> A <SEP> B
<tb> COD <SEP> 15 <SEP> g / l <SEP> 9 <SEP> g / l <SEP> 7 <SEP> g / l
<tb> BOD5 <SEP> io <SEP> 8/1 <SEP><SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> g / l <SEP> 3 <SEP> g / l
<tb> SO4 = <SEP> 2.5 <SEP> g / l <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> g / l <SEP> 0, <SEP><SEP> 5 <SEP> g / l
<tb> S = <SEP> 0, <SEP> 490 <SEP><SEP> g / l <SEP> 0, <SEP> 100 <SEP> g / l
<Tb>
Table II
<tb> <SEP> Composition <SEP> Gaz <SEP> produit <SEP> envoyé <SEP> au <SEP> stockage <SEP> ou <SEP> à <SEP> une <SEP> utilisa
<tb> <SEP> tion <SEP> quelconque
<tb> <SEP> Procédé <SEP> A <SEP> Invention <SEP> B
<tb> <SEP> Quantité <SEP> 55 <SEP> m <SEP> 70 <SEP> m
<tb> CH4 <SEP> 64 <SEP> % <SEP> 67, <SEP> 5 <SEP> % <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 31,2 <SEP> % <SEP> 32, <SEP> 2 <SEP> %
<tb> H2S <SEP> % <SEP> <SEP> % <SEP>
<tb> <tb><SEP> Composition <SEP> Gas <SEP> product <SEP> sent <SEP> to <SEP> storage <SEP> or <SEP> to <SEP> a <SEP> used
<tb><SEP> tion <SEP> Any
<tb><SEP> Process <SEP> A <SEP> Invention <SEP> B
<tb><SEP> Quantity <SEP> 55 <SEP> m <SEP> 70 <SEP> m
<tb> CH4 <SEP> 64 <SEP>% <SEP> 67, <SEP> 5 <SEP>% <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 31.2 <SEP>% <SEP> 32, <SEP> 2 <SEP>%
<tb> H2S <SEP>% <SEP><SEP>%<SEP>
<Tb>
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