Brevet FR2029447A1 — publié le 19701023

-I- 2029447 La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour le traitement des eaux usées. Bien que l'élimination des eaux usées ait toujours représenté un problème, les contrôles de pollution imposent des exigen-5 ces qui ne sont pas satisfaites par les systèmes actuellement disponibles, en raison de leur prix, de leurs dimensions et de la demande d'une efficacité accrue. Le but général de la présente invention est de satisfaire, par un procédé et un appareillage, aux exigences précédentes. Elle 10 vise en conséquence une installation de traitement d'eau du type comprenant une chambre de réserve d'eau usée à traiter, une chambre de sédimentation pour l'élimination des solides de l'eau, comportant une sortie au-dessus d'un niveau maximum de remplissage, des moyens d'aération pour chaque chambre, comprenant des moyens de 15 pompage pour pomper l'eau de la chambre de réserve à la chambre de sédimentation,.cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre d'expansion communiquant avec la chambre de sédimentation et englobant une partie de la surface de l'eau dans la chambre de sédimentation à une certaine distance de la sortie, 2o et des moyens pour faire varier la pression d'air dans la chambre d'expansion, agissant sur la surface englobée par celle-ci, de manière à faire varier le niveau de l'eau dans la chambre d'expansion et à contrôler le niveau de l'eau dans la chambre de sédimentation à l'extérieur de la chambre d'expansion. 25 L'invention vise également des moyens de commande permet tant d'assurer un fonctionnement automatique. A cet effet sont prévus des moyens sensibles à l'action du niveau de l'eau dans la chambre de sédimentation, de manière à empêcher le fonctionnement des moyens de transfert à moins d'une demande en eau dans la cham-30 bre de sédimentation, ce qui est déterminé par son niveau d'eau, et des moyens pour interrompre l'emploi de la chambre de sédimentation en tant que chambre de traitement par fermeture de l'alimentation en air de l'aérateur de la chambre de sédimentation quand le niveau d'eau dans la chambre deréserve atteint un niveau prédé-35 terminé. Après un intervalle prédéterminé, l'admission temporaire 70 01350 -2- 2029447 d'air dans la chambre d'expansion commence. A la fin de la période temporaire, le niveau d'eau dans la chambre de sédimentation tombé notablement du fait que, la chambre d'expansion étant alors ventilée, l'eau s'y élève et de l'aération dans la chambre de sé-5 dimentation reprend. Du fait de la baisse du niveau de l'eau dans la chambre de sédimentation, les moyens de transfert fonctionnent alors jusqu'à ce que soit atteint le niveau bas dans la chambre de réserve. L'invention prévoit également d'équiper la chambre de sé-IO dimentation avec une série de lamelles pivotantes au-dessus des moyens d'aération ainsi que de moyens pour les manoeuvrer de manière qu'elles soient verticales sauf pendant l'intervalle où la chambre d'expansion est en liaison avec les moyens d'introduction d'air, les lamelles constituant alors un plancher. Le fonctionne-15 ment des lamelles peut être contrôlé par des moyens de temporisation. L'invention porte également sur un procédé pour le traitement des eaux usées pour en extraire les solides qu'elle contient, procédé du type dans lequel l'eau est accumulée dans une chambre 20 de réserve, transférée périodiquement dans une chambre de sédimentation, laissée à reposer dans celle-ci pour que les solides s'y déposent, l'eau clarifiée étant évacuée périodiquement de la chambre de sédimentation, et l'eau étant aérée dans les deux chambres, procédé caractérisé en ce que l'on évacue l'eau clarifiée en exer-25 çant une pression d'air accrue sur une partie de la surface de la chambre de sédimentation, de manière à déplacer l'eau du reste de cette chambre, en sorte qu'elle déborde par une sortie. Sur le dessin annexé on a représenté un mode de réalisation de l'invention, illustrant les caractéristiques énumérées ci-des-30 sus ainsi que d'autres et leurs avantages. Sur ce dessin : La' Figure X est une vue de dessus d'une installation de traitement d'eau selon l'invention, Les Figures 2 et 3 sont des coupes suivant 2-2 et 3-3 de 35 la figure I, respectivement, et 01350 -3- 2029447 La figure 4 est une vue schématique des systèmes de circulation d'air et électrique et une base de contrôle. L'installation de traitement représentée sur le dessin consiste en un bac 10 séparé par une cloison transversale II en un premier compartiment 12 et un second compartiment 13. Une conduite d'eau usée 14 débouche dans le compartiment 12 dans lequel se trouve un aérateur 15 sous un écran 16, dans lequel de l'air arrive par une conduite 17 depuis une source d'air telle qu'un ventilateur 12 entraîné par un moteur 19 dans un circuit 20 contrôlé par un temporisateur 21 monté dans un circuit 22, grâce à quoi de l'air est envoyé à intervalles prédéterminées dans l'aérateur, pendant un temps prédéterminé. Unei conduite 23 dans le compartiment 12 a son admission située au voisinage du fond de celui-ci et son évacuation s'ouvrant au-dessus de la cloison II dans la partie supérieure du compartiment 13, le long d'une cloison longitudinale 24, s'étendant jusqtfà une certaine distance du fond de celui-ci. Une conduite d'air 25 débouche dans la conduite 28 pour établir, quand la vanne 26, normalement fermée, est ouverte par son solenoïde 27 (voir figure 4), un courant ascendant à commande "pneumatique pour le transfert du contenu du compartiment 12 dans le compartiment 13. Les vannes, solenoîdes, et autres dispositifs de contrôle et de commande sont représentés schématiquement à la figure 4, et comme ils sont classiques, on ne les décrira pas en détail. La conduite 25 est reliée à une conduite 28 assurant la communication entre la conduite 17 et un aérateur 29 s'étendant longitudinalement dna la chambre 13, au voisinage du fond de celle—ci. La conduite 28 comporte une vanne 30 normalement ouverte, desservant à la fois le conduit ascensionnel pneumatique "25 et l'aérateur 29, et fermée quand son solé-noïde 31 est excité. L'espace situé du coté de la cloison 24 opposé à celui où débouche l'extrémité d'évacuation de la conduite pneumatique 23, est fermé par un couvercle étanche 32 équipé d'une entrée d'air 33 reliée à une conduite d'air 34 possédant un évent 35 Commandé par une vanne 36 normalement ouverte, et fermée quand son solénoïde 37 70 01350 -4- 2029447 est exité. La conduite 34 possède une vanne de contrôle réglable 38 et est réunie à la conduite 38 entre la vanne 30 et la conduite I70 L'espace situé au-dessous du couvercle 32 et au-dessus du bord inférieur de la cloison 24 sera désigné ci-après par "compar-5 timent d'expansion", et désigné par la référence générale 39. Sur le coté du compartiment 13 opposé au compartiment d'expansion 39 se trouve un déflecteur- d'écume 40, s'étendant longi-tudinalement das le compartiment 13 à une certaine distance d'un déversoir 41, également longitudinal; et conduisant à l'évacuation 10 42 de l'eau traitée (Figure I). Une série de lamelles 43 sont supportées pivotantes daçLS le compartiment 13 entre l'aérateur 29 et le bord inférieur de la cloison 24, Les lamelles 43 possèdent des coudes 44 réunis ensemble par une tige de connexion 45 et actionnées en opposition à un 15 ressort de rappel 46 par un piston pneumatique 47 dans un cylindre 48 équipé d'une vanne de mise à l'air libre 50, normalement fermée, et ouverte quand son solénoîde 51 est excité. En situation normale, les lamelles 43 sont verticales, mais elles sont ameaéés à 1' horizontale pour former un plancher quand de l'air est introduit 20 dans la chambre d'expansion 29 quand son évent 35 est fermé. On va décrire en détail le fonctionnement de l'installation en se référant en particulier aux circuits représentés à la figure 4. Un flotteur 52 est enfermé dans la chambre 12 grâce à un 25 guide convenable désigné par 53 et possède une tige 54 équipée de butées réglables 55 et 56 coopérant avec le bras 57 d'un interrupteur 58 monté sur un cmducteur 59 du circuit 22. L'interrupteur 58 est fermé sous l'action du flotteur 52 quand le contenu du compartiment II atteint la limite supérieure de l'eau, et s'ouvre quand 30 le niveau d'eau descend. Un flotteur 60 est enfermé dans la chambre 13 grâce à un guide vertical 61, et sa tige 62 actionne un interrupteur 63 en réunissant le fil 59 à un fil 64 quand le liquide dans la chambre 13 est au niveau supérieur indiqué, et en réunissant un fil 65 au 35 solénoîde 27 quand le niveau du liquide dans la chambre 13 tomber 70 01350 -5- 2029447 à un degré prédéterminé. On comprendra facilement le cycle opératoire en supposant que le compartiment 12 n'est pas rempli jusqu'au niveau d'eau supérieur et que son contenu est aéré aux intervalles et pendant les 5 durées contrôlées par le temporisateur 21. Quand la vanne 30 est dans sa position normale ouverte, le compartiment 13 est aéré et l'évent 35 est ouvert. Les lamelles 43 sont disposées verticalement. Quand le niveau d'eau supérieur est atteint dans le compartiment 12, l'interrupteur 58 est fermé sous l'action du déplacement ascendant 10 du flotteur 52. Si, à ce moment, le compartiment 13 n'est pas plein, l'interrupteur 63 est dans la position où il réunit le fil 65 au fil 59, en excitant ainsi le solenoîde 27 qui ouvre la vanne 26, ce qui met en narchele système ascendant pneumatique, jusqu'à ce que le niveau ascendant de l'eau provoque l'action du flotteur 60 15 sur l'interrupteur 63, ce qui débranche le fil 65 et connecte le fil 64 au fil 59. Le fil 64 comporte une dérivation 66 qui contient le solénoîde 31 qui, dans il est excité, ferme la vanne 30, ce qui interrompt l'aération du contenu du compartiment 13. Le fil 64 contient 20 un premier taporisateur 67, et le fil approprié du circuit 20 du moteur, ce qui assure ainsi une alimentation en air indépendante du temporisateur 21. Au bout d'une période de sédimentation appropriée, le temporisateur 67 branche un fil 68 sur un second temporisateur 69, qui branche lui-même pendant une durée prédétermi-25 née le fil 70 au solénoîde 37, grâce auquel la vanne 36 est fermée, à la suite de quoi la pression commence lentement à s'accumuler dans le compartiment d'expansion 39, en y refoulant vers le bas le liquide, ce qui provoque une montée correspondante du niveau du liquide de l'autre côté de la cloison 24 jusqu'à ce que l'eau re-30 lativement limpide déborde dans le déversoir 41 puis dans l'évacuation 42. Une conduite .de décompression 71 traverse la cloison 24 vers le bas de celle-ci et s'ouvre au dessus du niveau d'eau supérieur ce qui empêche ainsi l'air de s'échapper sous la cloison; ce qui provoquerait une turbulence dans le compartiment 13. Le second temporisateur 69 branche également un fil 72 au solenoîde 51, 70 01350 2029447 ce qui, quand il est excité, déclenche l'aplatissement des lamelles 43 pour former un plancher par dessus les solides déposés. A la fin de l'intervalle fixé, les fils 70 et 72 sont tous les deux coupés, de sorte que les lamelles 43 retournent à leur 5 position verticale ou ouverte, et que la vanne 36 s'ouvre, en permettant à l'air de s'échapper du compartiment d'expansion 39 par l'évent 35. Quand cela se produit, l'eau dans le compartiment 13, que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur du compartiment 39, atteint le même niveau, et la baisse du niveau dans la région du flot-10 teur 60 provoque sa descente, et par suite celle de l'interrupteur 63, en branchant le fil 65, ce qui détermine l'excitation du solenoîde 27, par lequel la vanne 26 est ouverte, ce qui met en route le système ascendant pneumatique, et donc le transfert du contenu du compartiment 12 au compartiment 13 jusqu'à ce que le niveau dans 15 ce dernier soulève le flotteur 60 de manière à actionner à nouveau l'interrupteur 63, ce qui marque la fin d'un cycle opératoire. On remarquera que le-niveau d'eau supérieur dans le compartiment 12 auquel 1'interrupteur 58 est actionné, ne représente pas la capacité maximale du compattiment 12, car de'l'espace est prévu 20 pour l'eau usée à laquelle on peut s'attendre au cours de l'intervalle pendant lequel l'aération est interrompue dans le compartiment 13 et après une sédimentation appropriée, l'eau limpide est évacuée pour laisser la place au transfert d'une partie du contenu du compartiment 12. 25 On notera que la pompe du système ascensionnel pneumatique fonctionne en injectant dans la conduite 25 une série de bulles d'air dont chacune élève l'eau au-dessus d'elle et avec elle dans le compartiment 13. La chambre de sédimentation et le compartiment 13 peuvent 30 être nettoyés par exemple en enlevant un bouchon (non représenté) et en envoyant une chasse cTeau, ou au moyen d'un petit dispositif de nettoyage introduit dans le compartiment. 70 01350 -7- 2029447 REVENDICATIONS 1- Installation de traitement d'eau du type comprenant une chambre de réserve'd*éau usée à'traiter', 'une chambre de sédimentation pour l'élimination des solides de l'eau, comportant une sortie audessus d'un niveau maximum de remplissage,, des moyens d'aération pour 5 chaque chambre:, comprenant des moyens de pompage pour pomper 1 ' eau de la chambre de réserve à la chambre de sédimentation, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte uib chambre d' expansion communiquant avec la chambre de sédimentation et englobant une partie de la surface de l'eau dans la chambre de sédi-10 mentation à une certaine distance de la sortie et des moyens pour faire varier la pression d'air dans la chambre d'expansion, agissant sur la surface englobée par celle-ci, de manière à faire varier le niveau de l'eau dans la chambre d'expansion et à contrôler le niveau de l'eau dans la chambre de sédimentation à l'extérieur 15. .'de la chpmbre d'expansion. 2- Installation selon I, caractérisée en ce que les moyens pour faire varier la pression d'air consistent en un évent d'échappement obturable et en une alimentation en air sous pression 3- Installation selon l'une des revendications I et 2, caractéri-20 sée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle automatique pour les moyens de pompage, intervenant de manière à morcer le pompage quand un niveau d'eau supérieur prédéterminé est atteint dans la chambre de réserve et quand un niveau d'eau inférieur prédéterminé existe dans la chambre de sédimentation, et à interrompre le pompa-25 ge quanjÈte niveau de pompage maximum est atteint. 4- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu' elle comporte des moyens de contrôle automatique des moyens d'aération de la chambre de sédimentation, actionné par les moyens de contrôle du pompage de manière à intervenir quand le niveau de rem- 30 plissage maximum est atteint. 5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de contrôle automatique de l'aération consistent en une vanne normalement'ouvette actionnée par un solénoîde, et un circuit pour celui-ci, comportant un interrupteur actionné par les 70 01350 -8- 2029447 moyens de contrôle du pompage. 6- Installation selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les moyens de contrôle de l'aération sont également soumis au niveau de l'eau dans la chambre de réserve. 5 7- Installation selon une des revendications I à 6, caractérisée en ce que les moyens de pompage comprennent une conduite d'eau, une conduite d'introduction d'air en communication avec l'intérieur de la précédente pour y refouler le liquide et comportant une vanne normalement fermée, actionnée par un solénoîde, et un circuit 10 électrique comportant ce solénoîde et un interrupteur soumis à 1' action du niveau d'eau inférieur dans la seconde chambre. 8- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'alimentation en air sous pression comporte une vanne normalement ouverte, actionnée par un solenoîde et actionnant l'évent d'échap-pement, de telle manière que la chambre d'expansion est normalement à l'air libre, des moyens de temporisation et un circuit contrôlé par les moyens de temporisation et incluant le solénoîde de la vanne de commande de mise à 1'air libre. 9- Installation selon l'une des revendications 2 ou 8, caractéri- 20 sée en ce que l'alimentation en air sous pression comprend une vanne réglable pour 3e contrôle du débit de l'air vers la chambre d' expansion. 10- Installation selon l'une des revendications I à 9, caractérisée en ce que la chambre de sédimentation comporte une série de 23 lamelles parallèles pivotantes au-dessus de ses moyens d'aération, et des moyens pour faire pivoter ces lamelles entre des positions honrizontale et verticale, les lamelles constituant un plancher dans leur position horizontale. 11- Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens,:de pivotement comprennent un organe de contrôle ayant une première position dans laquelle les lamelles sont verticales, et un solenoîde agissant pour amener cet organe dans une seconde position dans laquelle les lamelles sont horizontales et un circuit ayant pour effet de fermer le solenoîde quand un niveau d' 35 eaû supérieur prédéterminé existe dans les deux chambres. _9_ 70 01350 2029447 12 - Installation selon l'une des revendications I à II, caractérisée en ce qu'elle comporte une conduite ë'étendant depuis un . > point situé vers le fond de la chambre d'expansion jusqu'à un point situé au-dessus du niveau d'eau supérieur dans la seconde chambre, 5 pour réduire la turbulence pouvant déranger les solides déposés. 13 - Installation selon l'une des revendications I à .12, caractérisée en ce que la chambre de sédimentation comporte une conduite d'évacuation ouverte s'étendant longitudinalement au-dessus du niveau de remplissage maximum et dans laquelle l'eau déborde quand 10 elle est explusée de la chambre d'expansion. 14 - Installation selon l'une des revendications I à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte une barrière à écume s'étendant longitudinalement dans la chambre de sédimentation jusqu'au voisinage immédiat de la sortie. 15 15 - installation selon l'une des revendications I à 14, caractérisée en ce que la chambre d'expansion est formée par une cloison longitudinale dan^La chambre d'expansion, se terminant au-dessus du fond de celle-ci mais au-dessous d'un niveau d'eau inférieur, et un couvercle étanche fermant l'espace entre l^cloison et un 20 côté de la seconde chambre en face d'une entrée des moyens de pompage . 16 - Installation selon une des revendicationsi à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend une vanne normalement ouverte contrôlant les moyens d'aération de la chambre de sédimentation et comportant 25 une solénoîde de fermeture de vanne, une vanne normalement fermée contrôlant les moyens de pompage et comportant un solénoîde d'ouverture de vanne, les moyens de contrôle des moyens de modification de la pression d'air de la chambre d'expansion, agissant normalement pour mettre à 1'air libre la chambre d'expansion et com-30 portant un solenoîde qui, quand il est excité, actionne les moyens de contrôle pour envoyer .de l'air sous pression à la chambre d' expansion, et un circuit de contrîle comportant un interrupteur soumis au niveau de l'eau dans les chambres de réserve et de sédimentation, et êxcitant le qolénoîde d'aération de la chambre de 35 sédimentation et le solénoîde d'alimentation quand un niveau d'eau 70 01350 -10- 2029447 supérieur existe dans les deux chambres. 17 - Installation selon lès revendications 2, 7 et 16, caractérisée en ce qu'elle comporte une source d'air commune pour les moyens d'aération, les moyens de pompage et les moyens d'alimentation en 5 air, cette source comprenant un moteur électrique équipé d'un circuit de temporisation, grâce auxquels les chambres de réserve et de sédimentation sont périodiquement soumis s à une aération, le circuit de contrôle contenant le moteur (Juand le solenoîde d'alimentation en air est excité. IO 18 - Procédé pour le traitement des eaux usées pour en extraire les solides qu'elle contient, procédé dyftype dans lequel l'eau est accumulée dans une chambre de réserve, transféré périodiquement dans une chambre de sédimentation, laissée à reposer dans celle-ci pour que les solides s'y déposent, l'eau clarifiée étant avacuée 15 périodiquement de la chambre de sédimentation, et l'eau étant aérée dans las deux chambres, procédé caractérisé en ce que l'on évacue l'eau clarifiée en exerçant une pression d'air accrue sur une partie de la surface de la chambre de sédimentation, de manière à dé placer l'eau du reste de cette chambre, en sorte qu'elle débor-de par une sortie. 19- Procédé selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'on sépare une zone inférieure du réservoir de sédimentation de l'actfcn d'évacuation de l'eau an moyen d'une cloison mobile. 20- Procédé selon l'une des revendications 18 et 19, caractérisé 25 en ce que l'onpompe de l'eau de la chambre réservoir à la chambre de décantation au moyen d'air sous pression agissant directement sur l'eau. 21 - Procédé selon l'une des revendications 18, 19 et 20, caractérisé en ce que le processus est commandé automatiquement de façon 30 telle que l'eau soit pompée de la chambre réservoir à la chambre de décantation quand un niveau supérieur prédéterminé est atteint dans la première et qu'un niveau inférieur prédéterminé existe dans la seconde, et cela jusqu'à ce qu'un niveau de remplissage maximum soit atteint dans la chambre de décantation, on aère celle-ci eta - 35 op en évacue l'eau quand un niveau élevé est atteint dans les deux chambres.