FR2698627A1

FR2698627A1 - Biological treatment of residual water by filtration - involves feeding filter with water under pressure, to retard blockage of filter

Info

Publication number: FR2698627A1
Application number: FR9214392A
Authority: FR
Inventors: Legeron Jean-Pierre; Sautel Ghislaine
Original assignee: SIGOURE SA
Current assignee: SIGOURE SA
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-03
Anticipated expiration: 2012-11-30
Also published as: FR2698627B1

Abstract

In a process for the biological treatment of residual water, where the water passes downwards through a filtration mass of density greater than the water, and the treated water is collected at the base of the filter, the filter is fed with pressurised water. A pressurised gas, pref. O2, is introduced into the pressurised water, which may be fed into the upper part or the interior of the filter, or above the filter. The amt. of pressurised water is upto 700% of the total amt. of water fed into the filter, and the pressure is not above 30 bars. The feed is continuous or intermittent. USE/ADVANTAGE - The effluent maybe (partly) biodegradable, and is domestic, town or industrial waste, e.g. from agro-food, paper, chemical, pharmaceutical, petrochemical or mining industries. Blockage of the filter is retarded.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour sa mise en oeuvre, en vue du traitement par épuration biologique, d'eaux usées, telles que des eaux résiduaires, domestiques et/ou industrielles. The present invention relates to a method and a device for its implementation, for the treatment by biological purification of wastewater, such as wastewater, domestic and / or industrial.

Le traitement des eaux usées soulève de nombreuses difficultés et est soumis à des contraintes contradictoires. En effet, il importe de traiter un très grand volume d'eau polluée, dans un minimum de temps, avec un minimum d'encombrement et d'obtenir une eau susceptible d'être rejetée dans le milieu naturel sans occasionner de nuisance. La difficulté est d'autant plus grande que les eaux résiduaires contiennent en général une très grande variété de charge polluante qu'il convient d'éliminer en un nombre minimal d 'opérations. The treatment of wastewater raises many difficulties and is subject to conflicting constraints. Indeed, it is important to treat a very large volume of polluted water, in a minimum of time, with a minimum of space and to obtain water likely to be released into the natural environment without causing any nuisance. The difficulty is all the greater in that the waste water generally contains a very large variety of polluting load which must be eliminated in a minimum number of operations.

On a développé au cours des années divers procédés destinés au traitement des eaux usées. Various processes have been developed over the years for the treatment of wastewater.

Un premier procédé connu inclut l'utilisation de boues activées contenant des microorganismes en suspension dans un milieu liquide soumis à un brassage et à une aération permanente. Ce procédé connu présente l'inconvénient de nécessiter une étape terminale de clarification du mélange boue-eau traitée. De plus, le floc formé présente une surface d'échange restreinte avec le substrat et l'oxygène. Or, le traitement biologique nécessite une surface d'échange la plus grande possible afin de permettre une dégradation optimale de la charge polluante. A first known method includes the use of activated sludge containing microorganisms in suspension in a liquid medium subjected to mixing and permanent aeration. This known method has the disadvantage of requiring a final step of clarification of the treated sludge-water mixture. In addition, the formed floc has a restricted exchange surface with the substrate and oxygen. However, the biological treatment requires an exchange area as large as possible to allow optimal degradation of the pollutant load.

On a cherché à développer et augmenter cette surface d'échange par l'utilisation de filtres bactériens constitués par un matériau-support de densité supérieure à la phase liquide le traversant, et susceptible de permettre la croissance de populations microbiennes en son sein. La surface d'échange bien qu'étant supérieure à celle du procédé dit des boues activées, reste encore relativement limitée. It has been sought to develop and increase this exchange surface by the use of bacterial filters consisting of a support material of higher density than the liquid phase passing through it, and likely to allow the growth of microbial populations therein. The exchange surface, although superior to that of the so-called activated sludge process, remains relatively limited.

Les procédés connus les plus récents utilisent ce que l'on appelle les "lits granulaires" constitués d'un filtre formé d'un matériau-support de densité inférieure ou supérieure selon le cas, à la phase liquide à traiter. Ces lits granulaires présentent une surface spécifique d'échange très supérieure à celle des autres matériaux. A titre d'exemple, de tels matériaux-supports sont constitués de sable, chamotte, argile expansée, pierre ponce, charbon actif,... The most recent known processes use so-called "granular beds" consisting of a filter formed of a support material of lower or higher density as appropriate, the liquid phase to be treated. These granular beds have a specific exchange surface much higher than that of other materials. By way of example, such support materials consist of sand, chamotte, expanded clay, pumice, activated carbon, etc.

Il existe deux types de procédés à lits granulaires. There are two types of granular bed processes.

On connaît les lits granulaires mobiles, constitués d'un matériau-support de densité inférieure à la phase liquide. Ce type de procédé n'assure qu'une épuration biologique. Il est donc nécessaire de prévoir une étape de rétention des matières en suspension, en aval, à l'aide de moyens de décantation. Mobile granular beds are known, made of a support material with a density lower than the liquid phase. This type of process only provides biological purification. It is therefore necessary to provide a suspension of the suspended matter downstream, using decantation means.

On connaît également les lits granulaires fixes, appelés couramment "biofiltres" constitués d'un matériau-support de densité supérieure à la phase liquide. Ce procédé permet à la fois une action biologique en vue de la dégradation de la charge polluante et une action de rétention des matières en suspension présentes dans l'eau à traitée, et des boues produites en excès. Fixed granular beds are also known, commonly called "biofilters" made of a support material with a density greater than the liquid phase. This process allows both a biological action for the degradation of the pollutant load and an action of retention of suspended matter present in the water to be treated, and sludge produced in excess.

A noter que dans les procédés à lits granulaires, qu'ils soient du type fixe ou mobile, l'eau à traiter traverse le matériau support selon un flux soit ascendant, soit descendant. Dans ces deux types de procédés, une alimentation en gaz, tel que de l'air, est prévue à la base du filtre, le courant de gaz étant toujours ascendant. Ainsi, selon la direction du flux d'eau à traiter, les dispositifs de mise en oeuvre sont dits à co-courants, ou à contre-courants, en fonction du sens de circulation de l'eau à traiter par rapport au sens de circulation du gaz d'oxygénation. It should be noted that in granular bed processes, whether of the fixed or mobile type, the water to be treated passes through the support material in either upward or downward flow. In both types of process, a gas supply, such as air, is provided at the base of the filter, the gas stream being always upward. Thus, according to the direction of the flow of water to be treated, the implementation devices are said to co-current or countercurrent, depending on the direction of flow of the water to be treated relative to the direction of circulation. oxygenation gas.

Les dispositifs pour la mise en oeuvre des procédés dits à lits granulaires présentent un inconvénient majeur. En effet, ces matériaux-supports sont destinés, comme indiqué précédemment, à retenir les matières en suspension. Compte-tenu du volume important de ces dernières, celles-ci s'accumulent au sein du filtre constitué dudit matériau support et finissent par colmater le filtre. Ce phénomène de colmatage est d'autant plus gênant qu'il affecte tout d'abord la partie amont du filtre, dans le sens de la circulation de l'eau à traiter. Dans un dispositif à lit granulaire fixe, à courant descendant, le filtre sera colmaté tout d'abord dans sa partie supérieure. Ainsi, très rapidement le filtre présentera une efficacité très réduite, et ce, d'autant plus que la zone colmatée empêche l'accès des eaux à traiter dans le reste du filtre. The devices for implementing so-called granular bed processes have a major disadvantage. Indeed, these support materials are intended, as indicated above, to retain suspended solids. Given the large volume of the latter, they accumulate within the filter consisting of said support material and eventually plug the filter. This clogging phenomenon is all the more troublesome as it firstly affects the upstream part of the filter, in the direction of the circulation of the water to be treated. In a device with a fixed granular bed, with a downward current, the filter will be clogged firstly in its upper part. Thus, very quickly the filter will have a very reduced efficiency, especially since the clogged zone prevents access of the water to be treated in the rest of the filter.

Il est nécessaire alors de procéder au décolmatage, par lavage du filtre. Cette opération de lavage est réalisée par injection d'air et/ou d'eau sous pression à la base du filtre. It is then necessary to carry out the declogging, by washing the filter. This washing operation is performed by injecting air and / or water under pressure at the base of the filter.

Ces opérations de décolmatage limitent le temps d'utilisation du filtre puisque pendant le déroulement de ces dernières, celui-ci n'est pas opérationnel. Ceci est d'autant plus gênant que ces opérations doivent être effectuées de façon relativement fréquentes. These unclogging operations limit the time of use of the filter since during the course of the latter, it is not operational. This is all the more troublesome as these operations must be performed relatively frequently.

De plus, les opérations de lavage sont onéreuses comptetenu des quantités d'air et d'eau sous pression qu'il est nécessaire d'injecter à la base du filtre, pour décolmater ce dernier. In addition, the washing operations are expensive countetenu amounts of air and pressurized water that is necessary to inject at the base of the filter, to unclog the latter.

Par ailleurs, ces opérations de lavage sont coûteuses sur le plan énergétique. Moreover, these washing operations are energy-intensive.

Enfin, elles provoquent un phénomène d'usure par attrition du matériau-support, ce qui réduit donc sa durée de vie, et modifie sa granulométrie, affectant ainsi ses capacités de filtration. Finally, they cause a phenomenon of attrition wear of the support material, which therefore reduces its service life, and modifies its particle size, thus affecting its filtration capabilities.

La présente invention remédie à ces inconvénients et propose un procédé et un dispositif pour sa mise en oeuvre, pour l'épuration d'eaux usées, qui permet de retarder le colmatage du filtre par les matières en suspension, réduisant ainsi la fréquence et le nombre des opérations de lavage avec tous les avantages qui en découlent, compte tenu de ce qui précède. The present invention overcomes these disadvantages and proposes a method and a device for its implementation, for the purification of wastewater, which makes it possible to delay the clogging of the filter by the suspended matter, thus reducing the frequency and the number washing operations with all the benefits that flow from them, taking into account the above.

A cette fin, selon l'invention, le procédé pour le traitement d'eaux résiduaires dans lequel on fait traverser auxdites eaux une masse de matériau filtrant (filtre) de - densité supérieure à ces dernières, selon un flux vertical descendant, l'eau traitée étant recueillie à la base du filtre, est caractérisé en ce qu'on alimente au moins partiellement le filtre en eau surpressée. To this end, according to the invention, the process for the treatment of wastewater in which is passed through said waters a mass of filter material (filter) - density higher than the latter, according to a downward vertical flow, the water treated being collected at the base of the filter, is characterized in that at least partially feeds the filter in superpressed water.

De préférence, l'eau surpressée est mélangée à un gaz de préférence un gaz oxygénd. Preferably, the pressurized water is mixed with a gas, preferably an oxygen gas.

Selon un premier mode de réalisation, l'alimentation en eau surpressée, est réalisée au-dessus du filtre ou dans la partie supérieure de ce dernier, de manière à créer une zone de flottation pour les matières en suspension qui sont alors susceptibles d'être évacuées en partie supérieure du filtre. According to a first embodiment, the supercharged water supply is carried out above the filter or in the upper part of the latter, so as to create a flotation zone for suspended solids which are then likely to be evacuated in the upper part of the filter.

Selon une variante, l'alimentation en eau surpressée (plus du gaz éventuellement) est réalisée dans le corps du filtre, et de préférence, à mi-hauteur de ce dernier. According to one variant, the supply of pressurized water (plus gas optionally) is carried out in the body of the filter, and preferably at mid-height of the latter.

Avantageusement, la quantité d'eau surpressée représente jusqu'à 50% du total de l'eau alimentant le filtre. L'eau est surpressée avec un gaz de pression compris entre 1 et 30 bars, et de préférence de l'ordre de 4 bars, et un gaz de préférence oxygéné. L'eau surpressée peut être constituée d'eau traitée provenant de la base du filtre. Advantageously, the amount of pressurized water represents up to 50% of the total water supplying the filter. The water is overpressed with a pressure gas of between 1 and 30 bars, and preferably of the order of 4 bars, and a preferably oxygenated gas. The pressurized water may be treated water from the filter base.

L'invention concerne également un dispositif pour ^ le traitement d'eaux résiduaires, comprenant une masse de matériau filtrant (filtre) de densité supérieure auxdites eaux, ledit filtre étant traversé par les eaux polluées selon un flux vertical descendant, et des moyens pour recueillir à la base du filtre l'eau traitée, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens d'alimentation du filtre en eau surpressée. The invention also relates to a device for the treatment of waste water, comprising a mass of filter material (filter) with a density greater than said water, said filter being traversed by polluted water in a downward vertical flow, and means for collecting at the base of the filter treated water, characterized in that it also comprises means for supplying the filter with pressurized water.

L'invention sera bien comprise à la lumière de la description qui suit se rapportant à un exemple illustratif, mais non limitatif, de l'invention, se rapportant au dessin dans lequel la figure 1 représente un schéma du dispositif selon l'invention. The invention will be better understood in the light of the following description relating to an illustrative, but not limiting, example of the invention, referring to the drawing in which Figure 1 shows a diagram of the device according to the invention.

Comme représenté sur la figure 1, le dispositif de l'invention comprend une cuve 1 contenant un lit de matériau 2, formant filtre et support pour des microorganismes épurateurs. Le matériau granulaire, est par exemple constitué de pouzzolane, contenant différents oxydes, de l'argile expansé, du charbon actif ou du sable ou toute composition de ces derniers, ou encore tout autre matériau granulaire pouvant être utilisé dans des installations à lits granulaires fixes. Le matériau présente une microporosité de grains permettant d'assurer un développement correct des microorganismes épurateurs, et également la rétention des matières en suspension.La granulométrie du matériau est de préférence de l'ordre de 1 à 10 mm, et selon une fourchette préférée entre 3 et 6 mm. La hauteur du filtre dans la cuve 1 est comprise par exemple entre 1 m et 5 m. La hauteur du filtre est fonction de la charge de l'eau à épurer. En d'autres termes, plus les eaux à traiter contiennent de charges polluantes, plus la hauteur du filtre est importante. Le filtre peut être préalablement ensemencé de micro-organismes adéquats et connus en eux-mêmes. As represented in FIG. 1, the device of the invention comprises a tank 1 containing a bed of material 2, forming a filter and a support for purifying microorganisms. The granular material, for example, consists of pozzolan, containing various oxides, expanded clay, activated carbon or sand or any composition thereof, or any other granular material that can be used in installations with fixed granular beds . The material has a microporosity of grains making it possible to ensure a correct development of the purifying microorganisms, and also the retention of suspended matter. The particle size of the material is preferably of the order of 1 to 10 mm, and according to a preferred range between 3 and 6 mm. The height of the filter in the tank 1 is for example between 1 m and 5 m. The height of the filter depends on the load of the water to be purified. In other words, the more pollutants in the waters to be treated, the higher the height of the filter. The filter may be inoculated beforehand with suitable microorganisms known in themselves.

Les eaux à traiter, d'origine domestique et/ou industrielle, proviennent d'une source 3 d'eaux résiduaires et sont acheminées par des canalisations, connues en elles-mêmes et symbolisées par la référence 4 sur la figure. Les canalisations d'amenée 4 débouchent dans la partie supérieure de la cuve, au sommet du filtre 2. The water to be treated, of domestic and / or industrial origin, comes from a source 3 of waste water and is conveyed by pipes, known in themselves and symbolized by reference 4 in the figure. The supply lines 4 open into the upper part of the tank, at the top of the filter 2.

Les flèches f symbolisent le flux descendant des eaux à traiter, à l'intérieur du filtre, depuis le sommet de ce dernier jusqu'au fond 5 de la cuve 1. Le fond 5 débouche dans une chambre 6 appelée à contenir l'eau traitée qui est évacuée par une conduite 7 pourvue d'une vanne de décharge 8. L'eau traitée après passage dans le filtre est évacuée (flèche 9). Une partie de l'eau traitée est également acheminée, par l'intermédiaire d'une conduite 10, vers une réserve 11. Cette dernière est reliée à la chambre 6, par une conduite 12. The arrows f symbolize the downward flow of the water to be treated, inside the filter, from the top of the latter to the bottom 5 of the tank 1. The bottom 5 opens into a chamber 6 called to contain the treated water which is discharged through a pipe 7 provided with a discharge valve 8. The treated water after passing through the filter is discharged (arrow 9). Part of the treated water is also conveyed, via a pipe 10, to a reserve 11. The latter is connected to the chamber 6, via a pipe 12.

L'eau traitée issue de la réserve 11 est également acheminée par la conduite 13 vers une enceinte de pressurisation 14 où l'eau est portée à une pression pouvant aller jusqu'à 30 bars, et de préférence de l'ordre de 4 bars. La chambre de pressurisation 14 est reliée au sommet du filtre 2 par l'intermédiaire d'une conduite 15, qui débouche dans une zone située au-dessus du filtre 2. La couche d'eau à traiter, portant la référence 16, est aménagée pour permettre une flottation (explicitée ci-après). Des moyens d'alimentation en gaz sous pression, référence 17, sont reliés à la chambre de pressurisation d'eau 14. La sortie de la chambre de pressurisation débouche également, par une conduite 18, à mi-hauteur de la cuve 1, de façon à permettre, éventuellement, l'alimentation de l'intérieur du filtre en eau surpressée (simultanément avec une autre source de gaz, éventuelle ment).The treated water from the reserve 11 is also conveyed via line 13 to a pressurization chamber 14 where the water is brought to a pressure of up to 30 bar, and preferably of the order of 4 bar. The pressurizing chamber 14 is connected to the top of the filter 2 via a pipe 15, which opens into an area above the filter 2. The water layer to be treated, bearing the reference 16, is arranged to allow flotation (explained below). Means for supplying pressurized gas, reference 17, are connected to the water pressurization chamber 14. The outlet of the pressurization chamber also opens, via a pipe 18, halfway up the vessel 1, so as to allow, possibly, the supply of the inside of the filter in pressurized water (simultaneously with another source of gas, possibly).

Ainsi, par l'intermédiaire des conduites, respectivement 15 et 18, de l'eau surpressée éventuellement associée à une autre source de gaz sous-pression, peut être injectée soit au sommet du filtre ou au-dessus de ce dernier et/ou au sein de ce dernier. Thus, by means of the pipes, respectively 15 and 18, superpressed water possibly associated with another source of pressurized gas, can be injected either at the top of the filter or above it and / or at the top of the filter. within the latter.

La flottation est assurée présentement par de l'eau pressurisée, mais il est entendu dans la présente invention que tout autre moyen pouvant assurer la flottation de matières en suspension peut être utilisé. Flotation is currently provided by pressurized water, but it is understood in the present invention that any other means capable of flotation of suspended solids may be used.

La chambre 6 de collecte d'eau traitée et disposée sous le fond 5 de la cuve 1, est reliée également à une source 19 de gaz de lavage sous pression (tel que de l'air) par l'intermédiaire d'une conduite 20. The treated water collection chamber 6 placed under the bottom 5 of the tank 1, is also connected to a source 19 of pressurized washing gas (such as air) via a pipe 20 .

Les eaux résultant du lavage et du décolmatage du filtre sont susceptibles d'être retraitées et reversées dans la cuve 1 par l'intermédiaire d'une conduite 21 débouchant au sommet de la cuve 1. The water resulting from washing and unclogging of the filter may be reprocessed and returned to the tank 1 via a pipe 21 opening at the top of the vessel 1.

Une source 22 de produits réactifs peut être reliée à la conduite 4 d'amenée des eaux à traiter dans la cuve. A source 22 of reactive products can be connected to the pipe 4 for supplying the water to be treated in the tank.

Des moyens d'évacuation 23 sont prévus au sommet de la cuve 1, et notamment à un niveau sensiblement équivalent au niveau supérieur de la couche d'eau 16. Evacuation means 23 are provided at the top of the tank 1, and in particular at a level substantially equivalent to the upper level of the layer of water 16.

Le fonctionnement du dispositif de l'invention, conformément au procédé de l'invention, est le suivant. The operation of the device of the invention, according to the method of the invention, is as follows.

L'eau à traiter provenant de la source 3 d'eaux résiduaires, auxquelles sont ajoutés éventuellement des produits réactifs 22, est déversée dans la cuve 1, de manière continue, à un débit compatible avec les capacités de traitement du dispositif. A ces eaux résiduaires est ajoutée de l'eau surpressée à plusieurs bars, provenant de la conduite 15. La quantité d'eau surpressée peut représenter jusqu 700% de la quantité d'eau totale alimentant le filtre. De préférence, l'eau surpressée est additionnée de gaz sous pression, tel que de l'air par exemple. Tout gaz compatible avec l'installation pourra être utilisé, comme de l'air enrichi en oxygène, de l'oxygène
L'alimentation en eau au sommet du filtre, est réalisée de manière à constituer une couche 16 au-dessus de ce dernier.La couche 16 d'eau (contenant des eaux résiduaires et de l'eau surpressée) est telle qu'elle permette d'assurer un phénomène de flottation des matières en suspension présentes dans les eaux à traiter. Une partie de ces matières en suspension est soumise au phénomène de flottation et ainsi peut être évacuée par le dispositif d'évacuation 23, disposé sensiblement au niveau supérieur de la couche de flottation 16. Ceci est extrêmement avantageux dans la mesure où l'évacuation d'une partie, voire d'une très grande partie des matières en suspension, au-dessus du filtre, permet de retarder en conséquence le colmatage de ce dernier. En effet, les matières en suspension, qui ne seraient pas évacuées au sommet du filtre, sont retenues dans ce dernier.The water to be treated from the source 3 of wastewater, to which reactive products 22 are optionally added, is discharged into the tank 1 continuously, at a rate compatible with the treatment capacities of the device. To these waste waters is added supercharged water to several bars, from the pipe 15. The amount of pressurized water can represent up to 700% of the total amount of water fed to the filter. Preferably, the pressurized water is supplemented with gas under pressure, such as air for example. Any gas compatible with the installation may be used, such as oxygen-enriched air, oxygen
The water supply at the top of the filter is made to form a layer 16 above the latter. The layer 16 of water (containing wastewater and pressurized water) is such as to allow to ensure a flotation phenomenon of suspended solids present in the waters to be treated. Some of these suspended solids are subject to the flotation phenomenon and thus can be evacuated by the evacuation device 23, disposed substantially at the upper level of the flotation layer 16. This is extremely advantageous insofar as the evacuation of Part, or even a very large part of the suspended matter, above the filter, allows to delay the clogging of the latter. In fact, the suspended solids, which would not be evacuated at the top of the filter, are retained in the latter.

L'amenée d'eau surpressée permet également, outre le phénomène de flottation ci-dessus mentionné, d'activer le processus de dégradation biologique des matières organiques grâce à l'oxygénation induite à traiter. The supply of pressurized water also allows, in addition to the aforementioned flotation phenomenon, to activate the process of biological degradation of organic materials through the oxygenation induced to be treated.

Selon une variante, l'alimentation en eau surpressée peut être effectuée dans le filtre, sensiblement, de préférence dans une zone médiane de ce dernier, par la conduite 18. According to a variant, the superpressed water supply can be carried out in the filter, substantially, preferably in a median zone of the latter, via the pipe 18.

On peut également alimenter en eau surpressée, à la fois la partie supérieure du filtre et la partie médiane de ce dernier. It is also possible to supply superpressed water, both the upper part of the filter and the middle part of the latter.

Selon une autre variante du procédé, une partie de l'eau à traiter alimentant le filtre est surpressée à plusieurs bars (de préférence 4) avec un gaz de préférence non oxygéné dans le cas de traitement par voie anaérobie. According to another variant of the process, part of the water to be treated supplying the filter is overpressed to several bars (preferably 4) with a preferably non-oxygenated gas in the case of anaerobic treatment.

L'eau surpressée est constituée d'eau propre et selon une forme de réalisation avantageuse, d'eau traitée provenant de la réserve 11, par l'intermédiaire de la conduite 13. The supercharged water consists of clean water and, according to an advantageous embodiment, treated water coming from the reserve 11, via the pipe 13.

L'alimentation en eau surpressée peut être réalisée de manière continue ou de façon intermittente (par exemple de façon cyclique). The supply of pressurized water can be carried out continuously or intermittently (for example cyclically).

On comprend que le dispositif et le procédé de l'invention permettent de résoudre les inconvénients mentionnés précédemment. It will be understood that the device and method of the invention make it possible to solve the disadvantages mentioned above.

Plus particulièrement, le fait de pouvoir évacuer une partie des matières en suspension, en partie supérieure du filtre, permet de limiter la pénétration des matières en suspension à l'intérieur du filtre, et ainsi retarder son colmatage. En conséquence, la fréquence des opérations de lavage et décolmatage du filtre peut être réduite, jusqu'à 70%. Egalement, ceci permet une économie en termes d'énergie. De plus, le lavage et décolmatage du filtre nécessitent une quantité d'eau inférieure, à celle des dispositifs de l'art antérieur.More particularly, the fact of being able to evacuate a part of the suspended matter, in the upper part of the filter, makes it possible to limit the penetration of the suspended matter inside the filter, and thus to delay its clogging. As a result, the frequency of filter washing and unclogging operations can be reduced to 70%. Also, this allows a saving in terms of energy. In addition, the washing and declogging of the filter require a smaller amount of water than that of the devices of the prior art.

Ce faisant, la diminution du nombre de lavages par unité de temps, permet de diminuer le phénomène d'usure par attrition du matériau granulaire constituant le filtre. In doing so, the reduction in the number of washes per unit of time makes it possible to reduce the phenomenon of attrition wear of the granular material constituting the filter.

Le lavage et le décolmatage du filtre peuvent être réalisés, de façon préférentielle, de la manière suivante. The washing and declogging of the filter can be carried out, preferably, as follows.

L'alimentation des eaux à traiter et de l'eau surpressée est stoppée, et la vanne de décharge 8 de l'eau traitée provenant de la base du filtre est fermée. Puis, de l'eau de lavage provenant de la réserve 11 est introduite par la conduite 12 à l'intérieur de la chambre 6, à la base de la cuve. On alimente également la chambre 6 en air provenant de la source d'air sous pression 19. The water supply to be treated and the pressurized water is stopped, and the discharge valve 8 of the treated water from the filter base is closed. Then, washing water from the reserve 11 is introduced through the pipe 12 inside the chamber 6 at the base of the tank. Room 6 is also supplied with air from the source of pressurized air 19.

Dans un premier temps, on injecte de l'air sous pression, qui remonte dans le filtre selon un courant ascendant, afin de détasser le matériau du filtre, briser les agrégats accumulés autour des grains. Firstly, pressurized air, which rises in the filter in an upward flow, is injected in order to loosen the filter material, break up the aggregates accumulated around the grains.

Dans un second temps, on injecte de l'air et de l'eau de lavage simultanément, afin de ramener vers la surface du filtre les matières désolidarisées des grains. Enfin, on continue l'alimentation en eau sous pression en stoppant l'alimentation en air, afin d'évacuer les matières sans entraîner le matériau-support.In a second step, air and washing water are injected simultaneously, in order to bring back to the surface of the filter the materials separated from the grains. Finally, the supply of pressurized water is continued by stopping the air supply, in order to evacuate the materials without causing the support material.

Ce lavage s'effectue à contre-courant du flux liquide des eaux à traiter, afin d'acheminer les eaux depuis les zones les moins polluées vers les zones les plus polluées (c'est-à-dire concentrées en charges polluantes). This washing is carried out against the current of the liquid flow of the water to be treated, in order to convey water from the least polluted areas to the most polluted areas (that is to say concentrated in polluting loads).

A titre d'exemple, le cycle de lavage peut être de l'ordre de 6 heures à 48 heures. By way of example, the washing cycle may be of the order of 6 hours to 48 hours.

L'introduction de l'eau surpressée avec gaz sous pression au sein du filtre (conduite 18) permet un fonctionnement en aérobiose du dispositif. The introduction of pressurized water with pressurized gas within the filter (line 18) allows aerobic operation of the device.

L'invention est susceptible d'être appliquée à l'épuration de pollutions du type carbonée, et/ou azotée et/ou phosphorée. The invention is likely to be applied to the purification of pollutants of the carbon type, and / or nitrogen and / or phosphorus.

Le demandeur a effectué des essais de fonctionnement du dispositif de l'invention, repris ci-après, sous forme de deux séries d'essai, respectivement appliquées à la dégradation biologique de la pollution carbonée d'un effluent domestique et au traitement de nitrification d'une eau résiduaire pré-traitée. The applicant has carried out functional tests of the device of the invention, reproduced below, in the form of two test series, respectively applied to the biological degradation of the carbon pollution of a domestic effluent and to the nitrification treatment. pre-treated wastewater.

Les conditions de la première série d'essais sont les suivantes:
- l'eau pressurisée additionnée de gaz est injectée en partie supérieure du filtre;
- le débit d'eau pressurisée a représenté jusqu'à 650% du débit d'eau d'alimentation;
- le matériau granulaire constituant le filtre est du type pouzzolane et présente une granulométrie comprise entre 3 et 6 mm et la composition suivante: Al203, SiO2, Fe203, CaO, Na2O, et autres oxydes;
- l'eau à traiter est une eau résiduaire semi-domestique dégrillée;
- la charge polluante moyenne appliquée est de: 8 kg DCO/m3.j;
- le temps de séjour moyen de l'eau dans le filtre est de 36 mn environ.The conditions of the first series of tests are as follows:
the pressurized water added with gas is injected into the upper part of the filter;
- The pressurized water flow represented up to 650% of the feed water flow;
the granular material constituting the filter is of the pozzolan type and has a particle size of between 3 and 6 mm and the following composition: Al 2 O 3, SiO 2, Fe 2 O 3, CaO, Na 2 O, and other oxides;
- The water to be treated is a semi-domestic wastewater screened;
- the average pollutant load applied is: 8 kg COD / m3.
the average residence time of the water in the filter is approximately 36 minutes.

Les résultats obtenus sont mentionnés sur le tableau 1 cidessous, résultant de la moyenne des valeurs de chaque cycle. The results obtained are shown in Table 1 below, resulting from the average values of each cycle.

Tableau n 1

Table 1

<tb> <SEP> DCO <SEP> Totale <SEP> DCO <SEP> Soluble <SEP> Matières <SEP> en <SEP> suspension
<tb> <SEP> (mg/l) <SEP> <SEP> (mgll) <SEP> (m <SEP> Il <SEP>
<tb> Eau <SEP> brute <SEP> 986 <SEP> <SEP> 401 <SEP> 302
<tb> Eau <SEP> épurée <SEP> 290 <SEP> 260 <SEP> 36
<tb> Rendement <SEP> (iO) <SEP> <SEP> 70 <SEP> <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 8
<tb>
La lecture de ce tableau permet de constater que le procédé de l'invention assure une élimination importante de la demande chimique en oxygène (DCO) et des matières en suspension, parallèlement une réduction substantielle de la demande biochimique en oxygène (DBO5) a été notée.<tb><SEP> DCO <SEP> Total <SEP> DCO <SEP> Soluble <SEP> Materials <SEP> in <SEP> suspension
<tb><SEP> (mg / l) <SEP><SEP> (mgll) <SEP> (m <SEP> It <SEP>
<tb> Raw <SEP> Water <SEP> 986 <SEP><SEP> 401 <SEP> 302
<tb> Water <SEP> purified <SEP> 290 <SEP> 260 <SEP> 36
<tb> Yield <SEP> (iO) <SEP><SEP> 70 <SEP><SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 8
<Tb>
Reading this table shows that the process of the invention ensures a significant elimination of the chemical oxygen demand (COD) and suspended solids, in parallel a substantial reduction in the biochemical oxygen demand (BOD5) was noted .

Le second essai est assuré dans les conditions de fonctionnement suivantes:
- l'eau pressurisée est injectée en partie supérieure du filtre;
- le débit d'eau pressurisée a atteint 400% du débit d'eau d'alimentation;
- le matériau constituant le filtre est identique à celui ayant permis de réaliser la première série d'essais;
- l'eau à traiter est une eau épurée après traitement biologique et clarification secondaire;
- la charge polluante moyenne appliquée est de: 0,46 kg
N/m3.j;
- le temps de séjour moyen de l'eau dans le filtre est de 1,7 heure environ.The second test is carried out under the following operating conditions:
the pressurized water is injected into the upper part of the filter;
the flow of pressurized water has reached 400% of the feed water flow rate;
the material constituting the filter is identical to that which made it possible to carry out the first series of tests;
the water to be treated is purified water after biological treatment and secondary clarification;
- the average pollutant load applied is: 0.46 kg
N / m3.d;
the average residence time of the water in the filter is approximately 1.7 hours.

Le Tableau n 2 ci-dessous montre les résultats expérimentaux, consistant en la nitrification de l'ammonium. Table No. 2 below shows the experimental results, consisting of nitrification of ammonium.

Tableau ne 2

Table 2

<tb> Charge <SEP> appliquée <SEP> Charge <SEP> éliminée <SEP> Rendement
<tb> <SEP> en <SEP> N <SEP> (NE4+) <SEP> <SEP> en <SEP> N <SEP> (NH#+) <SEP> <SEP> (%)
<tb> <SEP> (kgN/m3.j) <SEP> <SEP> (kgN!m3j) <SEP>
<tb> <SEP> 0,38 <SEP> 0,063 <SEP> 83 <SEP>
<tb> <SEP> 0,57 <SEP> 0,072 <SEP> 87 <SEP>
<tb>
Les résultats expérimentaux résultant de ce tableau montrent que le procédé de l'invention permet d'éliminer l'azote présent dans les eaux à traiter, sous la forme d'ions ammonium et sa capacité de les transformer en nitrates par voie aérobie.<tb> Load <SEP> Applied <SEP> Load <SEP> Eliminated <SEP> Yield
<tb><SEP> in <SEP> N <SEP> (NE4 +) <SEP><SEP> in <SEP> N <SEP> (NH # +) <SEP><SEP> (%)
<tb><SEP> (kgN / m3.j) <SEP><SEP> (kgN! m3j) <SEP>
<tb><SEP> 0.38 <SEP> 0.063 <SEP> 83 <SEP>
<tb><SEP> 0.57 <SEP> 0.072 <SEP> 87 <SEP>
<Tb>
The experimental results resulting from this table show that the process of the invention makes it possible to eliminate the nitrogen present in the waters to be treated, in the form of ammonium ions and its capacity to transform them into nitrates aerobically.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais inclut toute variante telle que mentionnée dans les revendications ci-après. The invention is not limited to the embodiments described and shown, but includes any variant as mentioned in the claims below.

Le procédé, selon l'invention, peut s'appliquer au traitement de tout type d'effluent, au moins partiellement biodégradable, urbain ou semi-domestique ou industriel, issu par exemple des industries agro-alimentaires, papetières, chimiques ou minières. The process, according to the invention, can be applied to the treatment of any type of effluent, at least partially biodegradable, urban or semi-domestic or industrial, resulting for example from the agri-food, paper, chemical or mining industries.

Le procédé, selon l'invention, peut s'appliquer également à la transformation ou au conditionnement de toute solution liquide dans le cadre d'un procédé de fabrication industrielle comme par exemple dans les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, chimiques ou pétrolières. The method, according to the invention, can also be applied to the transformation or packaging of any liquid solution in the context of an industrial manufacturing process such as, for example, in the agri-food, pharmaceutical, chemical or petroleum industries.

Il peut s'appliquer éventuellement, à l'extraction ou à la transformation de composants présents dans une solution liquide dans le cadre d'un procédé de fabrication industrielle comme par exemple dans les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, chimiques ou pétrolières. It can be applied optionally to the extraction or processing of components present in a liquid solution as part of an industrial manufacturing process such as in the food, pharmaceutical, chemical or petroleum industries.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé pour le traitement d'eaux résiduaires par voie biologique, dans lequel on fait traverser auxdites eaux une masse de matériau filtrant de densité supérieure à ces dernières, selon un flux vertical descendant, l'eau traitée étant recueillie à la base de ladite masse filtrante, 1 - Process for the wastewater treatment by biological means, in which is passed through said water a mass of filter material with a density greater than the latter, in a descending vertical flow, the treated water being collected at the base of said filter mass,

caractérisé en ce qu'on alimente le filtre en eau surpressée. characterized in that the filter is supplied with superpressed water.

2 - Procédé selon la revendication 1, 2 - Process according to claim 1,

caractérisé en ce que l'on introduit du gaz sous pression dans ladite eau surpressée. characterized in that pressurized gas is introduced into said overpressed water.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, 3 - Method according to one of claims 1 or 2,

caractérisé en ce qu'on alimente en eau surpressée la partie supérieure de la masse filtrante ou au-dessus de cette dernière. characterized in that superpressed water is supplied to the upper part of the filter mass or above it.

4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, 4 - Method according to one of claims 1 or 2,

caractérisé en ce qu'on alimente l'intérieur de la masse filtrante en eau surpressée. characterized in that the interior of the filter mass is supplied with superpressed water.

5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, 5 - Process according to one of claims 1 to 4,

caractérisé en ce que l'eau surpressée représente jusqu'à 700% du total de l'eau alimentant la masse filtrante. characterized in that the pressurized water represents up to 700% of the total water supplying the filter mass.

6 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, 6 - Process according to one of the preceding claims,

caractérisé en ce que la pression d'eau pressurisée est inférieure ou égale à 30 bars. characterized in that the pressurized water pressure is less than or equal to 30 bar.

7 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, 7 - Method according to one of claims 2 to 6,

caractérisé en ce que le gaz introduit comprend de l'oxygène. characterized in that the introduced gas comprises oxygen.

8 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, 8 - Method according to one of the preceding claims,

caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'alimenter la masse filtrante en continu ou de façon intermittente. characterized in that it comprises means for feeding the filter mass continuously or intermittently.

9 - Dispositif pour le traitement d'eaux résiduaires par voie biologique, comprenant une masse de matériau filtrant de densité supérieure auxdites eaux, ces dernières étant susceptibles de traverser ladite masse filtrante selon un flux vertical descendant et des moyens pour recueillir l'eau traitée à la base de ladite masse filtrante, 9 - Device for the biological treatment of waste water, comprising a mass of filter material with a density greater than said water, the latter being able to pass through said filtering mass in a downward vertical flow and means for collecting the water treated at the base of said filtering mass,

caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'alimentation de la masse filtrante en eau surpressée. characterized in that it further comprises means for supplying the filter mass with superpressed water.

10 - Dispositif selon la revendication 9, 10 - Device according to claim 9,

caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens permettant d'introduire du gaz sous pression dans l'eau surpressée. characterized in that it further comprises means for introducing pressurized gas into the pressurized water.

caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en eau surpressée de la masse filtrante sont disposés au sommet ou audessus et/ou au sein de cette dernière. characterized in that the means for supplying the pressurized water of the filtering mass are arranged at the top or above and / or within the latter.

1 I - Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, 1 I - Device according to one of claims 8 to 10,