Brevet FR2012610A1 — publié le 19700320

Cette invention concerne un appareil destiné à l'épuration d'eaux fortement polluées et comprenant au moins un corps plongeur entraîné par voie mécanique et à la surface duquel adhère tin "gazon" "biologique amené alternativement en contact 5 avec l'eau à épurer et avec l'air extérieur. On a déjà prop.osé de traiter par un procédé "biologique, c'est-à-dire d'épurer de l'eau fortement polluée. Qn utilise à cet effet des corps plongeurs entraînés p^ar voie mécanique et dont la surface, choisie aussi grande que possible, doit servir 10 de support pour la colonisation d'un "gazon" "dit biologique. Ce gazon biologique est formé par une pellicule ou une couche dè micro-organismes détruisant les particules polluant l'eau. Les micro-organismes de ce gazon biologiques exigent une grande quantité d'oxygène. Dans les appareils connus, destinés à l'épu-15 ration d'eau fortement polluée, on utilise pour cette raison des corps plongeurs entraînés par voie mécanique et se présentant de préférence sous la forme de disques rotatifs agencés de façon que les deux faces et le gazon biologique adhérant à celles-ci soient alternativement amenés en contact avec l'eau 20 à épurer et avec l'air extérieur. Or, l'expérience a montré que les appareils ainsi conçus ne permettent d'obtenir que des rendements d'épuration limités, et que ces rendements varient par ailleurs avec les conditions atmosphériques. A titre d'exemple, l'abaissement de la tempéra-25 ture contrarie la vie et la croissance des micro-organismes du gazon biologique. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et de créer un appareil du type précité, mais peu encombrant, et permettant d'obtenir de hauts rendements d'épura-30 tion largement indépendants des conditions atmosphériques. Pour la solution de ce problème, un appareil du type précité, mais conçu selon l'invention, est caractérisé par le fait que le corps plongeur est conçu sous la forme d'une bobine _ plongeuse formée par des tuyaux souples à section de passage 35 invariable, enroulés en spires hélicoïdales et en plusieurs couches superposées sur un corps porteur allongé et rotatif en forme de tambour ou de tourniquet. Pour le développement et l'établissement du gazon biologique, on obtient une surface extrêmement grande dann 40 un espace réduit, en choisissant section de passade des ¥1 '; «s ^ | w " .;» V 5 —* w? ^ w s * tuyaux souples enroulés du nouvel appareil de façon que les obstructions par des impuretés soient évitées avec certitude, et en enroulant; les tuyaux souples en spires hélicoïdales et en plusieurs couches superposées, éventuellement avec des in-5 tervalles d'espacement. Il est ainsi possible de créer des bobines plongeuses offrant par mètre de longueur axiale une surface utile, c'est-à-dire garnie de gazon biologique, de l'ordre de plusieurs centaines de mètres carrés. Par ailleurs, le corps plongeur du nouvel appareil 10 constitue un ensemble à labyrinthe dans lequel les surfaces portant le gazon biologique sont protégées du vent, de l'action directe du soleil et d'autres conditions atmosphériques non désirées. Il convient surtout de noter que la rotation de la bobine plongeuse établit, à l'intérieur des spires du tuyau 15 souple, des volumes d'air isolés qui se réchauffent assez rapidement lorsque l'air extérieur présente une très faible température et qui interviennent de cette manière pour maintenir la réaction biologique. Un avantage important du nouvel appareil réside notam-20 ment dans le fait que le tuyau souple enroulé en 3pires hélicoïdales, et l'entraînement en rotation de la bobine plongeuse font circuler l'eau à épurer et l'air dans la direction axiale de cette bobine. Dans les bassins ou réservoirs similaires, on peut obtenir de cette manière non seulement une épuration bio-25' logique, mais également une circulation de l'eau favorisant le processus de l'épuration. On peut obtenir une conception particulièrement avantageuse, et surtout particulièrement simple du nouvel appareil en utilisant un corps porteur conçu sous la forme d'un tambour 30 ou tourniquet à axe de rotation horizontal. Cependant,"il est encore plus avantageux d'utiliser un appareil dans lequel les tuyaux souples sont faits en matière plastique et présentent des parois ondulées. En effet, ce mode de réalisation offre non seulement un avantage en ce sens que 35 les couches superposées des tuyaux souples enroulés en spires hélicoïdales se soutiennent réciproquement, mais également un autre avantage qui réside en ce que les parois ondulées donnent aux tuyaux une grande stabilité de forme. De plus, la forme ondulée des parois augmente complémentaireraent la surface pouvant 40 être garnie de gazon biologique. L'utilisation d'une matière copv" 69 23379 2012610 plastique offre par ailleurs un avantage en ce aenc nue les corrosions ne sont pas à craindre et que le nettoyage peut avoir lieu d'une manière très simple. Pour ce mode de réalisation, on a trouvé que le plus simple est d'utiliser des tuyaux 5 d'arrosage pour la formation de la bobine plongeuse. Les appareils du type en question sont généralement utilisés dans de petits bassins à faible profondeur d'eau, dont la forme convenablement choisie permet d'admettre l'eau à épurer en un point, et d'évacuer l'eau épurée en un autre point appropri 10 Pour les bassins de ce type, il est particulièrement avantageux d'utiliser un appareil selon l'invention comprenant plusieurs corps porteurs à tuyaux souples enroulés en spires hélicoïdales, et dont les axes de rotation sont orientés en étoile dans un bassin circulaire contenant l'eau polluée, les corps porteurs 15 étant par ailleurs cinématiquement reliés entre eux. Dans une installation ainsi conçue, il est possible d'établir, dans un espace très réduit, des surfaces biologiquement actives de l'ordre de plusieurs hectares, de sorte qu'il est alors possible d'obtenir des rendements d'épuration extrêmement élevés dans 20 un espace très restreint. Il est très indiqué de choisir le sens d'enroulement des tuyaux et le sens de rotation de façon que l'eau à épurer pénètre dans la bobine plongeuse en partant du centre du bassin, et quitte cette bobine plongeuse sur le pourtour extérieur de ce bassin. Pendant la rotation des bobines 25 plongeuses, on établit de cette manière le long du fond du bassin une circulation intense partant du pourtour vers le centre, et favorisant la séparation et le transport des particules précipitées par décantation et des particules en suspension. Dans ce mode de réalisation de l'appareil, les "bobines pl^jagcucsc 30 disposées en étoile peuvent être dotées de roues à leurs extrémités axiales, ce'qui permet de les faire rouler en bloc sur des rails communs prévus à cet effet dans le bassin. Dans un autre mode de réalisation avantageux du nouvel appareil, les tuyaux souples de la couche extérieure sont en-35 veloppés dans une gaine porteuse, tandis que l'axe de rotation est incliné en montant vers l'extrémité de sortie. Dans ce cas, la bobine plongeuse n'est pas seulement conçue pour l'établissement d'une surface biologiquement utile aussi grande q\;e possible pour l'épuration de l'eau, mais ccmplémentairement 40 pour remplir la fonction d'une pompe destinée à refouler l'eau 69 23379 4 2012610 à épurer. Le pas des tuyaux souples enroulés en spires hélicoïdales» la vitesse de rotation et l'inclinaison de l'axe de rotation permettent d'exercer une action sur le débit. Il est particulièrement .important que le nouvel appareil puisse servir 5 de pompe, si on tient compte du fait qu'il devient ainsi possible de transporter économiquement les boues biologiques sans contrarier la formation de flocons* L'effet d'épuration et de transport combinés du nouvel appareil permet pour la première fois, non seulement d'épurer des eaux fortement polluées, mais 10 de séparer avec certitude l'eau épurée de l'eau non encore épurée. Ceci établit donc toutes les conditions préalables permettant d'épurer les eaux.polluées en plusieurs phases consécutives. A titre d'exemple, on peut soumettre l'eau fortement polluée à une pré-épuration intense au moyen du nouvel appareil 15 utilisé dans des bassins relativement petits, et faire passer l'eau pré-épurée dans des étangs destinés à l'épuration finale, et qu'on utilise surtout pour la retenue des boues. Ces étangs peuvent être équipés d'appareils d'aération et de circulation en circuit clos fonctionnant à la manière des pompes du type 20 mammouth, ceci pour éviter la formation de zone3 sans courant. En effet, les zones à circulation d'eau insuffisante présentent toujours un risque en ce sens qu'elles peuvent permettre le développement de réactions da putréfaction et de fermentation, dégageant des gaz incommodant fortement le voisinage par 3„eur 25 odeur. Enfin, il est,possible de faire fonctionner le nouvel appareil en circuit clos, et ce par reprise d'au moins une partie de l'eau et des boues sortant de la bobine plongeuse. Ces boues introduisent ainsi un complément de micro-organismes 30 actifs dans la bobine plongeuse, et améliorent de cette manière le rendement d'épuration. Quelques modes de réalisation du nouvel appareil seron décrits ci-après en détail et à titre d'exemples en regard du dessin annexé, sur lequel : 35 - La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un mode de réalisation possible du nouvel appareil. ~ La figure 2 est une vue en bout de l'appareil selon la figure 1.• - La figure 3 est une vue partielle en coupe à plus -•-0 grarde échelle montrai!'- un détail du nouvel r.ppa... _Ll ~e]! or les figures 1 et 2. 69 23379 5 2012610 - La figurs 4- est une vue en coupe d'un bassin équipé d'un autre node de réalisation du nouvel appareil destiné à l'épuration d'eaux polluées. - La figure 5 est une vue partielle en plan de l'instal-5 lation selon la figure 4-, Ces figures du dessin représentent l'appareil permettant l'épuration d'eaux fortement polluées au moyen d'un gazon biologique. Selon les figures 1 à 3, cet appareil comprend un corps porteur se présentant sous la forme d'un tambour ou d'un tour-10 niquet monté à rotation autour d'un axe horizontal, et pouvant être entraîné par voie mécanique. Des tuyaux souples 2 sont enroulés hélicoïdalement et en plusieurs couches sur ce tambour. Aiîisi que le montre la figure 3, les tuyaux souples de la première couche peuvent être espacés les uns des autres au moyen 15 d'entretoises 3, et ce de façon qu'un certain intervalle soit maintenu entre les spires hélicoïdales consécutives. Les tuyaux souples 2 peuvent se présenter sous la forme de tuyaux en matière plastique à paroi périphérique ondulée, et il est notamment possible d'utiliser à cet effet des tuyaux d'arrosage. 20 La figure 2, qui est une vue en bout d'une bobine plon geuse 4- formée par le corps porteur 1 et les tuyaux souples enroulés 2, montre que les orifices d'entrée 5 de ces tuyaux sont localisés sur une face en bout de la bobine, tandis que les orifices de sortie sont localisés sur la face en bout oppo-25- sée de cette bobine plongeuse 4-, Lorsque celle-ci est entraînée en rotation, par exemple dans le sens indiqué par la flèche sur la figure 2, et si une partie au moins de sa section transversale plonge dans l'eau à épurer, celle-ci pénètre non seulement par les orifices d'entrée 5 des tuyaux, mais également 30 dans les intervalles 6 établis entre les surfaces extérieures de ces tuyaux (figure 3). L'eau mouille donc non seulement la surface extérieure, mais également la surface intérieure des tuyaux. A chaque tour de la bobine plongeuse 4-, l'eau et l'air 35 pénètrent alternativement dans la section de passage des tuyaux, et dans les intervalles d'espacement 6 séparant les unes des autres les spires consécutives des tuyaux. Si la bobine plongeuse exécute un mouvement de rotation continu, l'eau et l'air circulent respectivement à travers la bobine plongeuse le long 4-0 des tuyaux 2 enroules en spires hélicoïdales. Le gazon biologi- COPY 69 23379 6 2012610 que, dont la présence est capitale pour l'effet d'épuration, adhère aux surfaces intérieure et extérieure de la paroi des tuyaux. Pendant la rotation, ce gazon entre alternativement en contact avec l'eau à épurer et avec l'air oxygéné. 5 Grâce au fait que des intervalles sont établis par les entretoises d'espacement 3 entre les spires consécutives des tuyaux 2 de la manière indiquée sur les figures 1 à 3» on obtient que les sections de passage 6, établies entre les spires consécutives des tuyaux, présentent les dimensions minimales assurant 10 un fonctionnement sans perturbation. Les surfaces fortement agrandies par les ondulations des parois sur le pourtour intérieur et le pourtour extérieur des tuyaux permettent de créer d'une manière simple de grandes étendues de gazon épurateur biologique dans un espace très réduit. Dans le mode de réalisa-15 tion de ia bobine plongeuse 4 décrit en regard du dessin, il est ainsi possible d'établir plusieurs centaines de mètres carrés de gazon biologique pour chaque mètre de longueur axiale, ce qui permet à son tour d'obtenir un très bon effet d'épuration. Les figures 1 à 3 montrent également que les micro-organismes 20 adhérant à la surface à l'intérieur des tuyaux 2 et des intervalles de passage 6 sont maintenus à l'abri des intempéries, par exemple de fortes baisses de température, du rayonnement intense du soleil, de la pluie, etc.. grâce au volume d'eau • retenu dans ces sections de passage, et grâce aux parois des 25 tuyaux 2 proprement dits. Il en résulte que la bobine plongeuse 4 peut servir d'appareil épurateur d'eaux fortement polluées presque indépendamment* des conditions atmosphériques. Les figures 4 et 5 du dessin représentent un perfectionnement complémentaire du nouvel appareil pour l'épuration 30 d'eaux fortement polluées. Un bassin 7 de forme circulaire contient plusieurs bobiûes plongeuses 4 disposées en étoile et-réliées cinématiquement entre elles. Dans le mode de réalisation représenté, les bobines plongeuses 4 reposent sur des rails-de roulement 8, et sont assemblées en bloc par des éléments 35 de liaison 9« Un mécanisme d'entraînement 10 fait tourner les bobines plongeuses 4 en bloc dans le sens de la flèche indiquée sur la figure 5, ce qui fait rouler les bobines plongeuses sur les rails 8. Le sens de rotation des bobines plongeuses est choisi tel que l'eau circule radialement vers l'extérieur à • 40 travers les bobines' en partant du centre du bassin, ce qui 69 23379 7 2012610 établit dans celui-ci une circulation de retour partant du pourtour vers le centre. Cette circulation de retour favorise le processus'de l'épuration, car les matières précipitées par décantation sont ainsi au moins partiellement entraînées vërs 5 le centre du "bassin, c'est-à-dire vers le point de la plus , grande profondeur de celui-ci. Dans le mode de réalisation du nouvel appareil représenté à titre d'exemple sur les figures 4 et 5 du dessin, l'ensemble formé par les bobines plongeuses 4- est équipé d'un dispositif 10 de raclage 11 qui participe au mouvement circulaire de l'ensemble et porte au; niveau du fond du bassin des raclettes 12, façonnées à la forme de chasse-neige pour refouler vers le centre les particules solides précipitées par décantation sur le fond du bassin 7» 69 23379 8 2012610 REVENDICATIONS 1.- Appareil pour l'épuration d'eaux fortement polluées, comprenant au moins un corps plongeur entraîné par voie mécanique et à la surface duquel adhère un "gazon" biologique amené alternativement en contact avec l'eau à épurer et avec l'air 5 extérieur, caractérisé par le fait que le corps plongeur est conçu sous la forme d'une bobine plongeuse 4 formée par des tuyaux souples à section de passage invariable, enroulés en spires hélicoïdales et en plusieurs cpuches superposées sur un corps porteur allongé et rotatif 1 en forme de tambour ou de tourniquet. 10 2 .- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps porteur 1 est conçu sous la forme d'un tambour ou tourniquet à axe de rotation horizontal. 3.- Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque tuyau souple 2 est fait en matière plas- 15 tique et présente une paroi périphérique ondulée. 4.- Appareil selon l'une quelconque'des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que plusieurs corps porteurs 1 garnis de tuyaux souples 2 sont disposés, avec leurs axes de rotation orientés en étoile, dans un bassin circulaire 7 conte- 20 nant de l'eau polluée, et sont cinématiquement reliés entre eux. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le sens d'enroulement des tuyaux souples 2 et le sens de rotation sont choisis l'un par rapport à l'autre de façon que l'eau à épurer entre dans chaque 25 bobine plongeuse 4 en partant du centre du bassin, et sort de cette bobine sur le pourtour extérieur de ce bassin. 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisé p*ar le fait que la couche extérieure de • tuyaux souples 2 est enveloppée dans une gaine porteuse, et 30 par cet autre fait que l'axe de rotation est incliné en montant • vers l'orifice de sortie des tuyaux.