Brevet FR2093916A1 — publié le 19720204

La présente invention concerne un appareil de traitement des eaux usées par action prolongée de l1air, des rayons solaires et des bactéries. Cet appareil est du type comportant un bassin de dé cantati on circulaire à fond conique incliné vers le centre au-dessus duquel tourne concentriquement un bras porteur de râcles ramenant les boues vers le centre pour être évacuées vers un digesteur, tandis que l'eau oxydée est introduite au centre et que l'eau clarifiée est extraite à. la périphérie dans un déversoir annulaire. L'installation oomporte également un bassin dtaéra- tion comportant des moyens agitateurs. Il existe déjà des appareils de ce t~pe comportant soit des agitateurs mécaniques} soit des agitateurs fonctionnant par barbotage d'air sous pression. Dans le cas d'agitateur mécanique, on peut citer le brevet français n 1.320.157 déposé le 25 janvier 1962 au nom de Monsieur Jean JONCOUR, le brevet français n 1.503.878 déposé le il octobre lgoC au même nom et le brevet français n 1.528.047 du 25 avril 1967 également au même nom. concernant l'agitation par barbotage d'air sous pression, on peut citer le brevet français n0 1.437.650 du 22 mars 1965 déposé au nom de la S.A. des tablissements D CLIPPELEIR. Dans toutes ces installations, il faut prévoir un grand nombre d'appareils agitateurs ou tout au moins un appareil qui consomme une grande quantité d'énergie. De plus, il faut réaliser l'aération dans un bassin de grand volume qui est séparé du bassin de décantation Cela nécessite d'importants travaux de génie civil et occupe une grande surface au sol. Dans les dispositifs existants, la répartition de 11 eau a traiter se fait de façon non uniforme dans, le bassin d1aéra.tion et on se heurte à de grandes difficultés pour recycler une certaine quantité de boues venant du bassin de décantation pour assurer ltéquilibre biologique du bassin d1oxydation pour parfaire le traitement bactériologique. enfin, l'installation électrique de commande des différents appareils mécaniques est disséminée sur une grande surface, ce qui complique 1 t entretien. La présente invention est destinée à remédier à ces inconvénients. L'appareil suivant l'invention est caractérisé principalement par le fait que le bassin d'aération est annulaire et concentrique au bassin de décantation et que le bras porteur de racles se prolonge au-dessus duait bassin d'aération pour supporter les moyens agitateurs qui se déplacent ainsi tout le long dudit bassin lors de la rotation du bras, ledit bras étant prévu aussi pour aspirer et répartir des boues recyclées et diffuser les eaux à traiter, les unes et les autres CcflS ledit bassin d'aération. Le bras porteur peut avoir une longueur correspondantap- proximativement un rayon du bassin d'aération et reposer, ç ure extrémité, sur une colonne au centre du bassin et, à. l'autre extrémité, sur des galets se déplaçant sur le chemin de roulement concentrique au bassin. Le bras porteur peut, suivant une autre version, avoir une longueur corzaespondsr;t au diamètre du bassin d'aération et reposer, au milieu sur une colonne au centre du bassin et, aux deux extrémités, sur des galets se déplaçant sur le chemin de roulement. Il peut y avoir également deux versions en ce qui concerne les moyens gitateurs. Suivant une première version, ces moyens agitateurs sont constitués par au moins une turbine, ou agitateur rotatif à axe vertical, commandé par un motoréducteur fixé sur le bras au niveau de la circonférence médiane du bassin d'aération annulaire. Suivant une deuxième version, ces moyens agitateurs sont constitués par des dispositifsinJectant de ltair sous pression dans la masse de l'eau, les compresseurs étant disposés sur le bras. Il est intéressant de prévoir une pompe d'aspiration et de recyclage d'une partie des boues sur le bras pour aspirer des boues dans le centre du bassin de décantation et les refouler dans un tube courant le long du bras débouchant au-dessus du bassin d'aération. Une dérivation de ces bouts est possible dans un auget fixé à la partie extérieure du bassin d'aération, de préférence, lorsque le bras est arrêté. Les moteurs électriques des moyens agitateurs et des pompes d'aspiration sont alimentés en courant par des bagues situées sur l'axe de rotation du bras et sur lesquelles viennent stappuyer les balais collecteurs. En général, liteau à traiter arrivera au centre du bassin de décantation, dans une colonne supportant l'axe du bras, pour être déversée dans une gouttière annulaire horizontale concentrique au bassin au voisinage du bras, d'où elle a'écoule dans une conduite légèrement inclinée , supportée par le bras et débouchant i-dessus du bassin annulaire d'aération, auniveau des moyens agitateurs. L'invention aura tout son intérêt par l'emploi d'un seul bras faisant le rayon du bassin et ne comportant qu'un seul moyen agitateur. La description ci-après donne un exemple non limitatif de l'appareil objet de l'invention qui est illustré par le dessin cnnesé, dans lequel La figure 1 est une coupe verticale schématique suivant l'axe de l'appareil, La figure 2, est une vue en plan schématique de l'appareil. L'appareil est constitué pa. un bassin de décantatioii circulaire 1 entouré d'un bassin d'aération 2 qui a la particula.rité d'être annulaire. Le bassin de décantation 1 a un fond conique incliné vers le centre. La partie centrale de ce bassin comporte une fosse 3, également tronconique, au milieu de laquelle s'élève une colonne en béton 4. tette colonne est creuse et on y refoule les eaux oxydées venant du bassin 2 grâce r la conduite 5. Les eaux débouchztnt de la conduite 5 remplissent le centre de la colonne et se rapartissent dans le bassin ; en passant par les trous 6, 7.Le pourtour du bassin 1présente un déversoir annulaire 8 dont un bord 9 situé à l'intérieur est plus bas que le uord extérieur 10 de manière que l'eau décantée du bassin 1 puisse se déverser dans le déversoir 8 sur tout le pourtour du bassin et etre évacuée dans la. conduite 11. Le bassin d'aération 2 présente, sur son bord extérieur 12, un chemin de roulement 13 pour les galets 14 du bras 15 qui repose, par ailleurs, sur un axe placé sur la colonne 4. Par con séauent, le bras 15 enjambe radialement le bassin 1 et le bcis- sin 2. sans l'exemple représenté, le bassin 2 a une section rectangulaire. Le bras 15 supporte une série de racles telles que 16 qui sont inclinées de façon à ramener les boues décantées au fond du bassin i vers la fosse 3, (flèche 17). Il supporte aussi le moyen agitateur 18, qui, lors de la rotation du bras 1Ds se déplace ainsi tout le long de la partie médiane du bassin 2. Dans ltexem- ple représenté, le moyen agitateur 18 est constitué par une turbine 19 actionnée par un motoréducteur 20.Le bras 15 supporte égarement une pompe de recyclage 21 des bouées qui se décantent dans la fosse 3, sont-aspirées par la conduite 22, au bout de laquelle se trouve la crépine 23, et sont refouléesçpar la conduite 24 pour déboucher - soit en 25 dans le bassin dtaération, - soit-en 26 dans un auget 27 d'où la boue en excès est evacuée -par la conduite 28. Le bras 15 porte généralement également le dispositif d'alimentation en eau à traiter comme il va maintenant être explique. Les eaux a traiter arrivent par.la conduite 29 dans ltaxe de la colonne 4 et se déversent par un col de cygne 30 dans une gouttière annulaire horizontale 31 concentrique à la colonne 4 et entourant juste celle-ci. De la gouttière 31 part une conduite 32, légèrement inclinée, débouchant au-dessus du bassin annulaire d'aération 2, au voisinage de la turbine 19. La conduite 32 est rattachée au bras 15 par des supports 33, 34. Le dispositif d'alimentation qui vient d'être décrit, est préférable, mais il n'est pas le seul possible. On peut prévoir aussi, une variante de l'alimentation en eau à traiter par une série de tuyaux 35 qui débouchent dans le bassin 2. Dans l'exemple représenté, le bras 15 est radial, c1est-à- dire que sa longueur correspond approximativement au rayon extérieur du bassin d'aération 2 ; il ne comporte qu'un seul moyen agitateur 18. On peut prévoir que le bras 15 soit diamétral, c'est à-dire qu'il couvre le diamètre du bassin 2 en reposant aux extrémités sur le chemin de roulement 13 en deux points diamétralement opposés, et, au centre, sur la colonne 4 ; dans l'un et l'autre cas, le bras 15 peut comporter plusieurs moyens agitateurs. Au lieu d'une turbine i9, on peut utiliser comme moyen agitateur, des dispositifs injectant de l'air dans la masse doleau située dans le bassin 2. Dans ce cas, il sera commode de prévoir les compresseurs sur le bras 15. Llalimentation des moteurs électriques des appareils placés sur le bras 15 se fera à la partie centra.- le du bras 5 concentriquement à la colonne 4 par des bagues collec- trices sur lesquelles s'appuies des balais. Toutes les armoires de commande électrique pourront etre placées sur le bras 15. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant L'eau à traiter arrive par le conduite 29 qui monte à travers la colonne 4 et le col de cygne 30 pour se déverser dans la gouttière 31. De là, cette eau s'écoule dans la conduite 32 et tomde dans le bassin d'aération 2 au niveau de la turbine 19. La turbine 19 insorpore de l'air dans l'eau usée et cet air, en combi laison avec les rayons solaires, les rayons ultra-violets notammant, ainsi qu'avec des éléments biologiques eontenus dans les boues en suspension dans l'eau, contribue à ox@der les impuretés et @ assainir l'eau.Le bras 15, tourne régulièrement grâce aus galets @4 dont l'un au moins est moteur, commandé qu'il est par un motorédueteur non représonté qui est alimesté de la même façon que les autres moteurs électriques situés sur le bras 15. Pendant cette rotation, on est certain que toutes les parties de liquide conten@es dans le bassin 2 sont correctemont agitées et reçivent leur dose d'air atmosphérique. Son homogénéité est assuré par le brassage énergique de la turbine 19 qui se fait partout de la même façon. @près le passage ée la turbine 19, les petites bulles d'air ineorporées dans l'e@@ continuent leur action d'oxydation jusqu'au moment du pa@@sg@ suiv @t de la turbin@ @9 lors de la révolution suivante du bras 15.Les eaux oxydées dans le bassin @ s'écoulent par gravité et suivant le principe des vases communi@@@@t, par la conduit 5 qui dé@oluche @@ milieu de la colonne en béton 4 ; elles s'écoulent à t@@@ers les trous ést 7 pour se répartir de façon centrifuge dans le bassin @. Grâce à cet écoulement centrlfuge, la vitess@ @@diale de l'eau diminue progressivement au fur @t @ @@@@@@@@ que l'on se rapproche de la pérlphérie, c'est-à-dire du déver@oi@ @. Pandant, es temps, des impurctés contenues dans l'eau précipitent progres@ivement et tom@@nt sur le fond tronconique du bassin 2. Elles sont poussées par 1 @ @@cles 16 vers le @sse @ et l'on constate que les particules les plus lourdes se dépos @t d'@@and @u certr du bassin, tandis que les plus légères se déposent à le pérlphé@l@. la m@@eur@ parti@ des boues décantées dans le fosse 3 est reprise par le conduite @6 pour être envoyée vers un digesteur.Une autre partie des @oues est aspiré@ par la erépi@@ 23 de la conduite 22 vers la ponpe 21 qui refoule par la conduite 24 d@@@ 1 @ube 25 qui débouche dans le bassin d'aération 2. On réin@@ete des bo@@@ dans et bassin @ pour maintend@ la teneur optimum @ompatible avec l'équilibre @iplogique des boues et assurer un traitement efficace par les bactéries. Par consé @@@@@t, le @@@@tionnement de la pompe 21 peut être discontinu. Pour limite 1 dé@it de bou@@@@p @@@ le tube 25, on peut prévoir d'arrê t@@ 1 @@@@as -5 de manière @@@@@ le t@@ 26 dé@ou@@e @u-d@ssus de de l'air sous pression dans la masse de l'eau, les compresseurs étant disposés sur le bras. 60) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 4, e, 3s 4, ou 5 c a r a c t é r i s é par le fait qu'une pompe d'aspiration et de recyclage d'une partie aus boues est placée sur le bras pour aspirer des boues dans le centre du bassin de décantation et les refouler dans un tube courant le long du bras deboucant au-dessus du bassin d'aération, une déviation de ces boues étant possible dans un auget fixé à la paroi exterieure du bassin dtaération, de préférence lorsque le bras est arrête. 70) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 6 , c a r a c t é r i s é par le fait que- l'alimentation des moteurs actionnant les différents appareils situés sur le bras se fait au centre de celui-ci par des bagues concentriques à son axe de rotation coopérant avec des collecteurs. 8 ) Appareil, tel que défini dans ltune quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, c a r a c t é r i s é par le fait que liteau à traiter arrive au centre du bassin de décantation, dans une colonne creuse supportant l'axe du bras, pour être déversée dans une gouttière annulaire horizontale concentrique au bassin au voisinage de l'axe du bras, d'où ladite eau s'écoule dans une conduite légèrement inclinée, supportée par le bras et débouchant au-dessus du bassin annulaire d'aération au niveau des moyens agitateurs. 90) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1,2, 3, 4,5, 6, 7, o, g ara c t é r i s é par le Fait que le bras ne comporte qu'un seul moyen agitateur. REVENDICATIONS 10) Appareil de traitement des eaux usées par action prolongée de l'air, des rayons solaires et des bactéries, compor- tant , notamment, - un bassin de décantation circulaire ss fond conique incliné vers le centre, au-dessus duquel tourne concentriquement un bras porteur de racles, supporté au centre du bassin ramenant les boues vers le centre pour être évacuées vers un digesteur s tandis que lteau oxydée est introduite au centre et que l'eau clarrifiée est extraite à la périphérie dans un déversoir annulaire, - ainsi qu'un bassin d'aération comportant des moyens agitateurs, c a r a c t é r i s é par le fait que le bassin d'aération est annulaire et concentrique au bassin de décantation et que le bras porteur de r cles se prolonge au-dessus du bassin d'aération pour supporter des moyens agitateurs qui se déplacent ainsi tout le long dudit bassin loris de la rotation du bras, ledit bras étant prévu aussi pour aspirer et répartir des boues recyclées et diffuser les eaux à traiter, les unes et les autres dans ledit bassin d'aération, 2 ) Appareil, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que le bras porteur à une longueur correspondant approximativement à un rayon du bassin d,'ae ration et repose, à une extrémité, sur une colonne au centre du bassin et, d l'autre extrémité, sur des galets se déplaçant sur un chemin de roulement concentrique au bassin, ) ) Appareil, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que le bras porteur a une longueur correspondant approximativement à un diamètre de bassin d'aération et repose, au milieu, sur une colonne au centre du bassin et, aux deux extrémités, sur des galets se déplaçant sur un chemin de roulement concentrique au bassin. 40) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications2 ou 3, prises isolément, c a r a c t é r i s é par le fait queles moyens agitateurs sont constitués par au moins une turbine ou agitateurs rotatifs à axe vertical commandé par un motoréducteur fixé sur le bras au niveau de la circonférence médiane du bassin dlaération annulaire. 50) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 2 ou 3, prisesisolément, c a r a c t é r i s é par le fait que les moyens agitateurs sont constitués par des dis positifs injectant de l'air sous pression dans la masse de l'eau, les compresseurs étant disposés sur le bras. 60) Appareil, tel que défini dans I'une quelconque des revendications 1, 2, ), 3 > 4, ou 5 prises isolément, c a r a c t é r i s é par le fait qu'une pompe d'aspiration et de recyclage d'une partie des boues est placée sur le bras pour aspirer des boues dans le centre du bassin de décantation et les refouler dans un tube courant le long du bras débouchant au-dessus du bassin l'aération, une déviation de ces boues entant possible dans un auget fixé à la paroi extérieure du bassin d'aération, de préférence lorsque le bras est arrêté. 70) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 6 , pêrises isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que l'alimentation des moteurs actionnant les différents appareils situés sur le bras se fait au centre de celui-ci par des bagues concentriques à son axe de rotation coopérant avec des collecteurs. 80) Appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7i prises isolément, ca r a c t é r i s é par le fait que l'eau à traiter arrive au centre du bassin de décantation, dans une colonne creuse supportant l'axe du bras, pour être déversée dans une gouttière annulaire horizonta le concentrique au bassin au voisinage de laxe du bras, d'où ladi te eau s'écoule dans une conduite légèrement inclinée, supportée par le bras et débouchant au-dessus du bassin annulaire d'aération au niveau des moyens agitateurs. ge) Appareils tel que défini dans l'une quelconque des revendications î,?, 3, 4,5, 6, 7, 8 prises isolément, , a ra c t é r i s é par le fait que le bras ne Comporte qu'un seul mo- yen agitateur.