Brevet FR2132391A1 — publié le 19721117

-1- 2132391 La présente invention concerne un procédé et un corps filtrant à ruissellement fin permettant la filtration et l'épuration biologique d'eau résiduaire, ainsi qu'un procédé de fabrication du garnissage dudit corps filtrant* 5 L'invention part d'un procédé de filtration et d'épuration biologique d'eau souillée au moyen d'un corps filtrant, procédé suivant lequel on fait ruisseler pendant un temps limité l'eau résiduaire préépurée mécaniqueœent/uniformément répartie surtout le garnissage filtrant en éléments fins aérés artifi-10 ciellement, à travers ledit garnissage, jusqu'à ce que l'eau résiduaire arrive peu à peu à recouvrir les surfaces des éléments du garnissage de boues et de microorganismes et que le débit d'air se soit peu à peu réduit par suite du colmatage progressif des espaces entre les éléments du garnissage, après 15 quoi on retire du garnissage la plus grande partie de la boue en excès par pompage du garnissage depuis la région de fond du corps filtrant jusqu'à la région de la surface libre de celui-ci, et enfin on reprend le ruissellement d'eau résiduaire à travers le garnissage pendant une nouvelle période limitée de temps, ïïn 20 tel procédé est décrit dans l'ouvrage "Intwicîslung neuer Wege sur biologischen Abwasserreinigung" de A Scbreiber, Editions a. Aldenburg, Mûnich et Berlin, 1940, pages 53 à 79* Bans ee procédé on utilise dans le corps filtrant un garnissage en éléments fins dont le calibre unitaire est de l'ordre 25 de 2,5 à 10 maa. Au moyen d'un garnissage aussi fin on a pu améliorer sensiblement la capacité de charge, c'est-à-dire l'action d'épuration du earps filtrant par l'emploi du procédé de mise en circulation décrit dans l'ouvrage précité. Le garnissage est 30 alors soit lavé à la main (voir page 5* de l'ouvrage), soit, dans des installations relativement importantes (voir par exemple page 63 de l'ouvrage) pompé en circuit fermé avec de l'air comprimé et de l'eau, au moyen d'une pompe mammouth, et lavé de ce fait* Par cette voie on sépare de la boue du mélange 35 eau-boue-gamissage, et on réutilise finalement le garnissage redevenu propre pour l'épuration d'eau résiduaire dans le corps filtrant. Par ce procédé on a sans doute, ainsi qu'il a déjà été 72 1 1674. -2- 2132391 indiqué, obtenu de très bons résultats d'épuration. Hais la mise eu oeuvre pratique a fait apparaître de graves difficultés. Ceci tient au fait qu'on utilise comme matériau de garnissage des substances dures et lourdes telles que grès de houillères, 5 fragments de pierre ponce, de scorie ou laitier (voir pages 57 et 64 de l'ouvrage précité), ce qui, lors de l'exécution du processus mentionné de aise en circulation fermée, conduit à produire une forte usure du garnissage ainsi que de tous les éléments intéressés, notassent des canalisations* Cette usure 10 n'est pas supportable, c'est la raison pour laquelle le procédé décrit dans 1 ' ouvrage précité a été vite abandonné sans être développé. 0'est de là que part l'invention qui se donne pour but de proposer un procédé et un corps filtrant à ruissellement fin 15 qui permettent d'épurer l'eau résiduaire de façon économique, en évitant la forte usure connue et au prix d'une faible consommation de temps et d'énergie, en ce qui concerne la séparation de la boue formée en excès. A cette fin, le procédé suivant l'invention consiste à 20 utiliser un garnissage résistant à l'abrasion et d'un poids spécifique quelque peu inférieur à 1 ou . voisin. de 1 et, pour débourber ce garnissage, à inonder celui-ci d'eau de la-vage, puis à mettre en mouvement par une chasse d'air comprimé ou par agitation le mélange de garnissage, boue, eau résiduel-25 re et eau de lavage ajoutée en plus, à évacuer la plus grande partie de la boue sous forme d'un mélange eau-boue, puis à évacuer l'eau de lavage également mélangée de boue, enfin à remettre le corps filtrant en service normal d'épuration d'eau résiduaire• 30 L'emploi d'un garnissage en éléments fins, résistant à l'abrasion et du poids spécifique indiqué, couiné avec le lavage ou débourbage du garnissage, dans le corps filtrant lui-même qui, en fonctionnement normal d'épuration d'eau résiduaire, n'est pas rempli d'eau, est nouveau et mftse l'idée ne peut 35 en être trouvée dans l'ouvrage précité. les perfectionnements proposés par l'invention mettent pour la première fois l'homme de l'art en mesure de mettre en oeuvre économiquement, facilement et sans risque d'usure, par 72 11674 -3- 2132391 suite du nouveau mode de débourbage et de l'emploi nouveau d'un garnissage relativement léger - le procédé décrit dans l'ouvrage précité, qui a une bonne action d'épuration de l'eau résiduaire et permet une forte charge du corps filtrant. 5 Pour extraire la boue formée en excès par le procédé sui vant l'invention, le corps filtrant est inondé d'eau, le garnissage remonte alors dans l'eau et forme avec celle-ci ainsi qu'avec la boue accumulée une pSte à gros grains. On peut facilement faire circuler cette pâte au moyen d'air comprimé et 10 l'agiter par des moyens mécaniques, la boue se détache alors des éléments du garnissage et peut être évacuée sous forme de boue étendue d'^au par des grilles dont les ouvertures de passage sont plus petites que le calibre des éléments du garnissage. Une fois la boue extraite, l'eau est .-évacuée du conteneur du 15 corps filtrant, celui-ci est de nouveau chargé en eau résiduaire épurée mécaniquement et de l'air nécessaire à la dégradation biologique est insufflé, le corps filtrant est de nouveau prêt à travailler en quelques minutes, il épure l'eau résiduaire de façon purement biologique du fait de la boue activée retenue 20 par le garnissage et il retient cette boue restante ainsi que celle se développant à nouveau dans les anfractuosités et interstices du garnissage, jusqu'à ce que le passage de l'eau résiduaire et de l'air soit de nouveau rendu si difficile qu'une nouvelle évacuation de boue à partir du garnissage du corps fil-25 trant devient indispensable. Pour que l'extraction de boue par lavage se fasse aussi vite que possible en saisissant toutes les zones du remplissage, il est proposé que ce ne soit pas la totalité du garnissage renfermé par le corps filtrant qui sur toute sa hauteur soit 30 mis en circulation par un apport d'eau et d'air et soit ainsi débourbé, mai3 qu'au contraire, après inondation à l'eau du garnissage et amenée d'eau supplémentaire pour lavage, de débour-bage dans les diverses zones d'épuration du corps filtrant, dans lesquelles se forment des boues différentes tant quantitative-35 ment que biologiquement, se fasse dans chacune desdites zones - d'épuration pour elle-même, au moyen d'équipements correspondants incorporés, de façon simultanée ou échelonnée, sans aboutir à un mélange total des zones d'épuration où vivent des 72 11674 2132391 microorganismes d'espèces variées. Be cette façon les espèces de microorganismes, qui se forment dans les différentes zones d'épuration sont en majeure partie maintenues dans leurs zones respectives et peuvent, puis-5 qu'elles ne sont pas charriées continuellement par les lavages, se développer à nouveau à leur manière, sans que par exemple des microorganismes de la zone supérieure réagissent défavorablement sur ceux d'une zone inférieure ou vice-ver sa mutuellement, moyennant quoi le débourbage des différentes zones se 10 fait rapidement et rationnellement au point de vue des conditionnements biologiques. Suivant une autre proposition de l'invention, par un choix convenable du calibre des éléments du garnissage, de la périodicité des débourbages, de l'aération, de l'importance quanti-15 tative du garnissage et de la charge coûtée en débit d'eau résiduaire par unité de volume du corps filtrant, l'eau résiduaire est épurée à un degré tel, qu'elle peut être immédiatement conduite à un effluent de l'installation ou réutilisée à d'autres fins. 20 II n'était pas possible par l'art antérieur d'épurer suf fisamment l'eau résiduaire par passage dans un corps filtrant pour qu'elle puisse directement, c'est-à-dire sans l'intermédiaire d'un bassin de post-clarification, être dirigée sur un effluent. 25 Suivant un autre développement du procédé de l'invention, on peut faire passer l'eau épurée mécaniquement par au moins deux corps filtrants montés en série. Un corps filtrant relativement très haut peut également, au moyen d'au moins deux équipements de débourbage, conçus en grilles convenables, per-JO mettre un débourbage biologique échelonné. En complément au débourbage à réaliser zone par zone, on peut réaliser le ruissellement de l'eau résiduaire à travers les zones inférieures pour retenir les particules les plus fines de boue chassées par l'eau, les colloïdes, les phosphates 35 et autres matières nuisibles, en faisant passer cette eau sur un garnissage et des additifs d'un poids spécifique supérieur à 1 et d'un diamètre élémentaire de l'ordre de 1 mm. Pour ne pas empêcher le passage de l'eau à travers ce matériau filtrant 72 11674 -5- 2132391 à éléments très fins par l'air s'écoulant en sens opposé, l'aération du corps filtrant est réalisée à partir d'une grille de fond jusqu'à un niveau supérieur à la couche filtrante fine avec additifs, de façon qu'à partir de là on puisse aussi bien 5 aérer le corps filtrant que faire traverser la couche filtrante fine avec additifs par de l'air daas une m sure réduite avec l'eau résiduaire à épurer dans le même écoulement* Bans le calibre des éléments de ce garnissage fin, par exemple de gravier et celui des additifs est choisi de façon que les petites par-10 ticules de boue détachées par le lavage, notamment de colloïdes» bactéries, phosphates et autres matières nuisibles, soient retenues par la couche de garnissage fin avec additifs. Bans le cas où l'action d'épuration d'un clarificateur existant est insuffisante, on peut comme on 1'a déjà proposé, 15 faire subir à son eau de sortie un complément d'épuration, avant de l'envoyer à l'effluent. Hais il est également possible qu'une eau peu préêpuréo mécaniquement, notamment une eau industrielle, soit épurée par traversée successive de deux corps filtrants montés en série, le premier étant lavé plus souvent 20 que le seoond. Il est encore possible que l'installation de . corps filtrant à ruissellement fin soit divisée en plusieurs espaces clarificateurs disposés côte à côte, que l'eau résiduaire soit répartie par l'intermédiaire d'un équipement de chargement sur tous lesdits clarificateurs (ou sections de 25 corps filtrant), avec la possibilité de procéder au lavage de chacun d'eux indépendamment des autres. Pour permettre la mise en oeuvre du procédé ainsi défini, un corps filtrant suivant l'invention se caractérisa en ce qu'il est conçu étanche 'A l'eau, le garnissage filtrant renfer-30 mé par lui est fait en un matériau résistant à l'abrasion, d'un poids spécifique quelque peu inférieur à 1 ou voisin de 1, et composé de cylindres courts, billes, lentilles, petits tubes ou autres éléments analogues, d'un calibre unitaire inférieur à 6 mm, et en ce que le corps filtrant est muni d'équipements 35 permettant de distribuer sur lui l'eau résiduaire à épurer, d'équipements permettant de laver, de faire circuler et d'agiter le garnissage filtrant, d'équipements permettant d'inonder d'eau le garnissage filtrant, d'équipements permettant d'éva 72 11674 6 2132391 cuer la boue formée en excès, d'équipements d'aération et d'équipements permettant d'évacuer l'eau épurée. L'un des avantages essentiels d'un tel corps filtrant tient, en dehors de la simplicité d'exécution du procédé proposé, à la haute 5 possibilité de charge de ce nouveau corps filtrant, du fait de 'sa plus grande surface active, comparée à celle d'un corps filtrant traditionnel dont les éléments sont d'un calibre de 40 à BO mm. Il est utile de délimiter diverses zones d'épuration se formant l'une au-dessus de l'autre dans le corps filtrant, par des grilles 10 de débourbage, au noyen desquelles on peut débourber ces diverses zones chacune pour elle-même, de façon simultanée ou échelonnée, mais sans que le garnissage d'une zone puisse pratiquement se mélanger avec celui d'une autre. Un des avantages essentiels de cette forme de réalisation tient 15 à ce que l'on peut de façon simple, au moyen des grilles de débourbage proposées, constituées par exemple de tubes, après inondation par l'eau du volume occupé par le corps filtrant, faire arriver des débits supplémentaires d'eau et d'air, notamment par un nouvel apport d'eau en surface du corps filtrant, ou bien de l'eau et de 20 l'air par le fond du corps filtrant et (ou) par une seconde grille de débourbage, moyennant quoi la boue détachée du garnissage par l'amenée d'air parvient au-dessus de charue grille de débourbage k un niveau où elle peut Être évacuée. Le soulèvement du garnissage par l'eau à l'intérieur du corps filtrant est alors conservé, ce-25 pendant que l'eau de lavage amenée en supplément nettoie une zone déterminée, soit par exemple la zone s'étendant entre le fond du corps filtrant et la grille de débourbage la plus basse, soit là zone s'étendant entre la surface libre du corps filtrant et la grille de débourbage la plus haute. Bans chacune des zones ainsi 30 traversée de forts courants d'eau, la boue est amenée par le lavage à une ou plusieurs grilles cie débourbage, par les ouvertures en forme de fentes des grilles elle passe à l'intérieur pour être ensuite évacuée. ians le cas où il faut s'attendre à devoir traiter des débits 35 relativement importants d'eau résiduaire, le corps filtrant peut être de section droite rectangulaire, mais elle peut aussi être de forme ronde. 72 11674 -7- 2132391 D'autres caractéristiques possibles du corps filtrant ressortir ont de la description qui suit d'exemples de réalisation. L'invention concerne également un procédé de préparation d'un garnissage à éléments fins, destiné à être utilisé pour 5 la mise en oeuvre du procédé ci-dessus et Cou) dans un corps filtrant à ruissellement fin également défini ci-dessus. ïïn tel procédé suivant l'invention se caractérise en ce que, pour élever la résistance à l'abrasion dudit garnissage et son pouvoir de retenue des microorganismes, on le constitue de 10 morceaux ou de chutes de matière plastique, mélangés de substances terreuses ou imputrescibles, convenant à l'accrochage et à la croissance de microorganismes, telles que argile fine, kieselguhr, kaolin, craie, scories pulvérisées, fines, etc.., chauffés, mis en forme de cordons ou de rubans avec renforce-15 ments de forme sphérique, fragmentés après refroidissement par hachage, broyage, meulage, en petits éléments séparés en forme de cylindres courts, billes, lentilles, petits tubes, éléments globuleux, etc.., dont le poids spécifique est inférieur à 1 ou voisin de 1, et dont le calibre unitaire est inférieur à 6 mm, 20 qui sont résistants à l'eau résiduaire et à l'abrasion, et qui présentent de bonnes surfaces d'accrochage pour les microorga-nisaes. Grâce aux surfaces sphériques ou gauches ainsi obtenues des éléments du garnissage, non seulement on augmente la surface 25 active par unité de volume du corps filtrant, mais on augmente aussi le volume des espaces intermédiaires entre les éléments séparés du garnissage, de sorte que le passage de l'eau et de l'air Encontre moins de résistance et qu'il y a davantage de boue à pouvoir se déposer dans les creux entre éléments. Suivant 30 le procédé proposé les différents grains de substances terreuses ou imputrescibles se recouvrent de matière plastique, qui forme dès lors une croûte solide autour de chaque grain. De cette façon toute la structure de la masse solidifiée devient résistante à l'abrasion, bien que les substances d'addition, par exemple 35 le kieselguhr, n'aient qu'une très faible résistance mécanique. Par suite du passage de la matière plastique visqueuse par des buses de sortie lors de la mise du mélange en forme de cordons ou de rubans, la surface des granulés formés est très lisse. De môme, la surface des courbes transversales des cordons ou 72 11674 -8- 2132391 rubans est très lisse en raison de la structure homogène de la matière plastique pure. Dans ces conditions l'action de contact et d'adsorption ainsi que 1*accrochage des microorganismes est très défavorisé,. Mais si la matière plastique, comme le 5 propose l'invention, est mise en forme en même temps que des substances légères imputrescibles, alors sans doute la surface latérale des différents éléments reste lisse, mais du fait du traitement dans un broyeur en aval les parties constituant les additifs se trouvant sous les surfaces latérales et surfaces de 10 coupe des petits cylindres par exemple, sont en partie libérées en sorte que l'on forme dans l'ensemble un granulé de globules, sur lesquels les substances boueuses et les microorganismes peuvent se déposer plus facilement que sur des surfaces lisses en matière plastique pure. Il en résulte que l'action d'épurait tion du garnissage par unité de voltuse du corps filtrant est très accrue, en particulier du fait que les microorganismes peuvent s'accrocher plus facilement et ne sont pas totalement chassés lors du lavage de débourbage. Le jt/Oids spécifique de la matière plastique et celui des 20 matières imputrescibles ajoutées est choisi de façon que le garnissage fini ait un poids spécifique quelque peu inférieur à 1 ou voisin de 1» On fait passer sous pression le mélange liquide par des ouvertures ou des buses d'environ 5 mm de diamètre, de façon 25 que le produit sortant soit conduit à passer en cordon dans de l'eau pour s'y refroidir. On fait passer ensuite ces cordons par exemple par une couperie où on les fragment» et on leur donne par abrasion la forme de globules. Comme déchets de matière plastique on peut utiliser ceux 30 résultant de ladite abrasion qui sont à nouveau mis en forme comme indiqué ci-dessus, de sorte qu'il n'y a pas de perte inutile de matière première. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip tion qui suit de plusieurs exemples de réalisation de corps 35 filtrant suivant l'invention, permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels ï - la figure 1 est une vue en coupe verticale, suivant la 72 11674 -9- 2132391 ligne A~A de la figure 2, d'un corps filtrant pour débita relativement faibles d'eau résiduaire, la moitié de gauche étant représentée en état de fonctionnement (épuration) et la moitié de droite en état de débourbage j 5 - la figure 2 est ure vue par le dessus du corps filtrant de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe verticale, suivant la ligne B-B de la figure 4 ; d'un corps filtrant pour débits relativement importants d'eau résiduaire, la moitié de gauche 10 étant représentée en état de fonctionnement (épuration) et la moitié de droite en état de débourbage ; - la figure 4 est une vus partie en coupe et partie par le dessus du corps filtrant de la figure 3, suivant la ligne OSES de cette figure ; 15 - la figure 5 est uns vue en coupe verticale d'un corps filtrant pour petite installation d'épuration ; - la figure 6 est une vue par le dessus du corps filtrant de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en coupe, suivant la ligne A-A 20 de la figure 5 { du corps filtrant de cette figure ; - la figure 8 est une vue en coupe, suivant la ligne B-B de la figure 5» du corps filtrant de cette figure ; - la figure 9 est une vue en coupe, suivant la ligne 0-0 de la figure 5, d'un tube de débourbage, avec tube d'aération dis- 25 posé en dessous ; - la figure 10 est une vue par côté d'un tronçon du tube de débourbage de la figure 5; avec tube d'aération disposé en dessous ; - la figure 11 est une vus schématique par le dessus d'un 30 corps filtrant à section droite circulaire pour débits relativement importants d'eau résiduaire ; - la figure 12 est une vue schématique en coupe d'un corps filtrant à section droite rectangulaire avec chargement par as-periaurs cheminants pour débits relativement importants d'eau 35 résiduaire ; - la figure 13 est une vue schématique par le dessus d'un corps filtrant à section droite en forme de couronne circulaire, pour débits relativement importants d'eau résiduaire* -"j 0- *' 72 11674 2132391 Tel qu'il est représenté aux figures 1 et 2 un. corps filtrant à ruissellement fin comporte un conteneur dont le fond 1 de forme conique est en pente douce inclinée vers son centre, jans la région centrale d« fond 1 est disposés une chambre de 5 sortie 2, dans laquelle débouchent un conduit d'évacuation d'eau épurée 3, un conduit d'arrivée d'air comprimé permettant l'obtention d'une forte pression de 3 & 4 a d'eau et un conduit d' insufflation, d'air 5 d'une faible pression de 20 à 40 cm d'eau, La chambre 2 présente un dôme 6 qui surmonte le fond 10 1 du conteneur, des ouvertures de passage 7 et, dans sa région supérieure, des ouvertures de sortie d'air 8, Le fond 1 du conteneur est recouvert d'une grille 9* dont les ouvertures ont des dimensions telles qu'elles permettent le passage de l'air et de l'eau, sans cependant que le garnissage 10 entassé au-15 dessus puisse glisser à travers* La paroi latérale 11 du conteneur, fixée au fond de façon rigide et étamhe à l'eau, présente à sa partie inférieure un support 12 dans lequel est monté rotatif un distributeur d'eau résiduaire 13. Dans ce distributeur débouche un conduit d'adduction 14 par lequel est ame-20 née l'eau résiduaire, mécaniquement préépurée, à épurer biologique ment. Dans le conteneur est entassé le garnissage filtrant 10, et plus précisément, comme le montre la moitié de gauche de la figure 1, jusqu'à im niveau se trouvant à une certaine distance au-dessous du distributeur. Ce garnissage 10 est consti-25 tué par des éléments en matière plastique, de petites dimensions, de préférence en forme de billes ou de petits tubes courts et minces, analogues à des anneaux Easchig, dont le poids spécifique est plus faible que celui de l'eau, de façon à pouvoir remonter dans l'eau, et sur lesquels en outre, l'eau rési-30 due ire et l'abrasion sont sans action. Le c alibre de ces fins éléments du garnissage 10 est inférieur à 6 mm. A peu près à mi-hauteur du garnissage 10 est disposée une grille verticale d'évacuation de boue 15, analogue à la grille de fond 9 et pourvue d*'ouvertures telles qu'elle peut laisser 35 passer le mélange eau-boue, mais non les éléments du garnissage. La grille 15 est rapportée sur la face intérieure de la paroi latérale 11 du conteneur sous la forme d'un anneau circulaire ; elle est drainée par un conduit de débourbage 16 pourvu d'une vanne de sectionnement. 72 11674 -11- 2132391 L'épuration de l'eau résiduaire s'opère pratiquement de la façon suivante. On remplit le conteneur de garnissage 10 jusqu'à un niveau inférieur d'environ 0,50 m au distributeur 13. On ouvre ensuite le conduit d'évacuation d'eau épurée 3. 5 Ce conduit est pourvu à l'extérieur du conteneur, d'un fignage en forme de tube en TJ auquel est appliquée une eontre-pression d'air d'environ 50 em d'eau, et mise ainsi à l'abri de tout échappement d'air d'insufflation. Par le conduit d'insufflation 5, on refoule de l'air dans la chambre 2 su moyen d'un 10 simple ventilateur centrifuge. A partir de là cet air se répartit entre le fond 1 du conteneur, la grille de fond 9 et les ouvertures de sortie d'air 8 du dôme S, sur toute la surface de base de la colonne de garnissage 10 et se trouve ainsi refoulé à travers le garnissage 10, 15 On ouvre ensuite le conduit d'adduction d'eau mécanique ment préépurée 4, de sorte que l'eau arrivante est uniformément répartie sur toute la surface libre de la colonne de garnissage 10 par le distributeur rotatif 13» A contre-courant de l'air montant, l'eau résiduelle ruisselle à travers le garnis-20 sage 10, arriva au-dessus de la grille de fond 9 dans la chambre 2, est extraite du conteneur par le conduit d'évacuation 3, pour être conduite à un canal d'effluent • Au passage de l'eau résiduaire et en présence d'air, les différents éléments du garnissage 10 se recouvrent tout d'abord d'une peau fine 25 sur laquelle se développent en quelques jours des microorganismes et aussi des dépôts provenant de l'eau brute amenée. L'eau résiduaire est ainsi épurée à un degré tel qu'elle se présente à l'évacuation, claire, sans boue et débarrassée des matières dissoutes ayant tendance au pourrissement. 30 Les creux laissés par les éléments du garnissage 10 de viennent, du fait du développement de boues et de microorganismes, de plus en plus étroits, si bien qu'au bout de quelques jours, les débits de l'air montant aussi bien que de l'eau descendante deviennent de plus en plus faibles. On en vient alors 35 à former une sorte de bourbier et l'eau résiduaire ne s'écoule plus en étant uniformément répartie sur toute la section du corps filtrant. Auparavant, on détache la boue formée des éléments du 72 11674 -12- 2132391 garnissage et on l'évaeue, en mettant le garnissage en mouvement. Ceci se fait de façon que la totalité de l'espace occupé par le garnissage 10, au cours de la phase précédente de fonctionnement normal, et telle qu'elle est représentée dans la 5 moitié de gauche de la figure 1, se trouve inondée d'eau. Cette eau est reprise soit en sortie de la préépuration mécanique soit, da ~s le cas d'au moins deux corps filtrants disposés côte à côte, sur l'une des évacuations correspondantes. Au cours de cette inondation du conteneur du corps filtrant, on ferme les van-10 nés de sectionnement de tous les conduite arrivant à la chambre 2, Lors de cette inondation du conteneur du corps filtrant, le garnissage 10 se trouve soulevé par flottation et passe de son état de service normal représenté dans la moitié de gauche de la figure 1, à l'état représenté dans la moitié.de droite de 15 la même figure. Su fait de la flottation du garnissage 10 il se forme entre la grille de fond 9 et le garnissage un espace rempli d'eau résiduaire, tandis que les creux entre éléments du garnissage se remplissent également de l'eau résiduaire arrivante jusqu'à pleine hauteur, jusqu'à ce que cette eau résiduaire 20 s'évacue par le conduit de débourbage 16 vers l'adduction à la préépuration mécanique. On met alors en route un compresseur qui refoule par le conduit 4 dans la chambre 2 de l'air comprimé à pression relativement élevée, supérieure à celle qui représente la colonne d'eau de remplissage. Cet air comprimé pénètre par 25 les ouverture s 8 du dôme 6 dans l'espace inférieur rempli d'eau résiduaire du conteneur, puis dans le garnissage et traverse celui-ci. Dans ces conditions la colonne d'eau - y compris la fraction de garnissage en suspension - qui surmonte les ouvertures 30 de sortie d'air 8 prend, du fait des bulles d'air qui y montent, un poids spécifique plus faible que celui du garnissage dans la région périphérique du conteneur, et il se produit une sorte de circulation en circuit fermé. Le garnissage s'élève dans la colonne centrale et redescend latéralement tout autour. Lors de 35 cette circulation en circuit fermé le débit d'eau résiduaire amenée par le conduit 14 et le distributeur 13 est évacuée par le conduit 16. Au bout d'un temps relativement court la plus grande partie de la boue .accumulée dans les interstices et les 72 11674 -15- 2132391 enfractuosités des éléments de garnissage est détachée et évacuée par la grille verticale annulaire 1> et le conduit de débourbage 16 ver3 1 adduction à la préépuration mécanique. On ouvre ensuite à nouveau le conduit 3 et on renvoie l'eau t, qui renferme encore relativement beaucoup de boues, vers 1!adduction à la préépuration mécanique, jusqu'à ce que la totalité du conteneur du corps filtrant, y compris la chambre 2, soient vidées d'eau résiduaire. Puis on arrête le compresseur et on envoie par le ventilateur et le conduit j? de l'air d'insufflation au corps filtrant* le processus initial reprend alors de nouveau. Au bout de très peu de temps l'eau sortant du corps filtrant redevient claire; on interrompt alors son envoi à l'épuration mécanique, pour l'évacuer à nouveau au canal d'effluent. L'expérience a montré que le corps filtrant a besoin de ^ plusieurs jours pour devoir être lavé à nouveau. Ce lavage lui-mê-me demande au plus environ 1 heure, Aux figures 3 et 4 on a représenté un corps filtrant permettant d'épurer des débits d'eau résiduaire relativement élevés» Il se compose en principe des mêmes éléments que celui représen-2q té aux figures 1 et 2. Compte tenu du plus grand diamètre et de la nécessité d'un contrôle plus poussé, la chambre d'évacuation 2 est conçue accessible et on dispose en outre d'un puits central accessible 20, dans lequel sont logés le conduit d'adduction d'eau résiduaire 14 et l'organe de portage du distributeur 2^ rotatif 13. Du fait que le fond du conteneur 1 est de plus grande surface, le dôme 6 est conçu en anneau disposé entre la chambre 2 et la paroi latérale extérieure 11, anneau dans lequel arrive l'eau résiduaire, ainsi que l'air d'insufflation par le conduit 5 et l'air comprimé servant au lavage. La reprise du jq mélange eau-boue se fait ici soit par des grilles ovales 1>' atteintes par les éléments de garnissage 10 au moment où ils sont soulevés par le lavage, soit par des conduits annulaires 1> "eux-mêmes reliés par un conduit d'évacuation 16M â l'adduction de la préépuration mécanique. Au lieu de conduits annulai-res 1>n 72 11674 -14 .2132391 Le mode de fonctionnement est exactement le raême que celui déjà décrit à propos de la forme de réalisation des figures 1 et 2. Le corps filtrant représenté est particulièrement indiqué, 5 donc préféré, là où l'eau résiduaire à épurer est à haute concentration d'impuretés et à degré élevé de pollution. En augmentant la surface du garnissage filtrant on arrive à même hauteur théorique de corps filtrant à un pourcentage d'épuration beaucoup plus grand qu'avec un corps filtrant classique de ;hau-10 teur comparable. Mais le corps filtrant à fin ruissellement est particulièrement avantageux pour les très grands débits d'eaux résiduai-res, cela par le fait qu'une installation de la sorte, y compris la préépuration mécanique, peut très bien être érigée au 15 coeur d'une ville, auquel cas la boue produite est refoulée par une conduite spéciale à une installation d'utilisation ou de traitement de cette boue, montée en dehors de la ville. En tenant compte du fait que le garnissage filtrant a une surface environ dix fois plus grande que celui utilisé dans 20 l'art antérieur, on peut faire supporter au corps filtrant une charge presque dix fois supérieure à celle du passé. D'un autre côté le fait que le bassin de post-clarification n'est plus nécessaire et que l'action d'épuration, à l'exception des cas de surcharge importante et de l'amenée d'eau résiduaire renfer-25 mant des impuretés toxiques, ne dépend que de la capacité du clarifieateur, pour obtenir avec le temps une eau de sortie bien épurée, répondant aux exigences du contrôle réglementaire, montre les avantages du corps filtrant à ruissellement fin suivant l'invention par rapport aux autres installations de type clas-30 sique. Par analogie avec le corps filtrant des figures 1 à 4, celui de la figure 5 présente un conteneur dont le fond 1 est de forme conique à pente légèrement descendante vers son centre. A ce fond 1 est lié de façon rigide et étanche à l'eau une pa-35 roi latérale 11 qui est ici en matériau transparent, par exemple en matière plastique, pour pouvoir suivre l'embourbage et le débourbage du garnissage filtrant 10. Pour contenir les contraintes de traction on utilise des bandes d'acier 11a. Le corps JJ2 11674 -15- 2132391 / filtrant présente d'autre part une grille supérieure et une grille inférieure de débourbage 21, avec conduits d'amenée et d'évacuation d'eau et d'air, ainsi qu'avec un distributeur rotatif 13 au moyen duquel l'eau résiduaire arrivante est unifor-5 mément répartie sur toute la surface du filtre. Le corps filtrant des figures 5 à 12 est divisé dans sa hauteur en trois zones d'épuration. Sous chacune de ces zones se trouve une grille de débourbage 21, formée par des tubes 22 et sous la zone la plus basse le fond 1 du conteneur par lequel, 10 lors de la vidange de l'eau de remplissage du corps filtrant, de la boue est également évacuée dudit corps filtrant* La grille inférieure de débourbage 21 de Xa figure 5 est une variante de la grille de débourbage supérieur. On a représenté aux figures 5, 7, 9 et 10 un exemple de 15 réalisation de la grille de débourbage 21. Comme le montrent ces figures, on a avantage & ce que les tubes des grilles de débourbage 21, disposées l'une au-dessus de l'autre, ne soient pas parallèles, mais croisées à 90e d'une grille à l'autre, de façon & assurer une distribution aussi uniforme que possible de 20 l'eau et de l'air* Les tubes 22 servant à 1 'évacuation de la boue sont recouverts sur le dessus de tôles 23 percées de fentes empêchant l'introduction des éléments filtrants* Les tubes 22 sont amenés des deux côtés -hors de la paroi latérale 11 du conteneur vers l'ex-25 térieur, et sont raccordés par l'intermédiaire de vannes de sectionnement 24 à un conduit collecteur 25* Au cours âu fonctionnement normal les vannes 24 sont fermées, mais au cours du/.; débourbage elles sont ouvertes pour que par le conduit collecteur 25 la boue puisse s'écuuler en direction d'une préépuratiqn 30 mécanique * A leur base les tubes de débourbage 22. sont percés d'ouvertures 26, par lesquelles ils se vident, au cours du fonctionnement normal. Au-dessous d» chacun des tubes de débourbage 22 servant à l'évacuation de la boue, se trouve un tube d'aération 27 qui 35 présente latéralement des ouvertures de sortie d'air 28, par lesquelles on refoule de l'air par un conduit d'adduction 29 et une vanne 30 dans le garnissage filtrant soulevé par l'eau* Grâce à cet apport d'air, le garnissage filtrant, flottant dans 72 11674 -16" 2132391 l'eau accumulée, est mis en mouvement, de sorte que la boue formée au cours de la phase de fonctionnement normal se trouve en majeure partie détachée du garnissage filtrant et en majeure partie également passe par les fentes 31 de la tôle de recouvrement 23 du tube de débourbage 22, d'où elle est conduite, comme 5 on l'a déjà indiqué, à une préépuratioa mécanique. On a constaté que la partie supérieure du corps filtrant s'embourbe plus vite que la partie inférieure* XI en résulte que l'on peut avoir intérêt à débourber la partie supérieure du 10 corps filtrant plus souvent que sa partie inférieure, k cette fin, on recouvre d'eau le corps filtrant tout entier , on amène de l'air par les tubes d'aération 2? et de l'eau de rinçage par le distributeur rotatif 13®b surface du corps filtrant. On retire ensuite par les différents tubes de débourbage 22 une quan-10 tité de mélange eau-boue équivalente à la quantité d'eau ajoutée, jusqu'à ce que les zones supérieures d'épuration soient suffisamment débourbées pour pouvoir reprendre le service normal. Si la zone moyenne du corps filtrant reste embourbée, on peut faire arriver, dans le corps filtrant inondé, de l'eau par 15 la grille de débourbage inférieure 21 et évacuer la boue par la grille se trouvant au-dessus, tout en faisant arriver également de l'air par les tubes d'aération 27» pour détacher les particules de boue du garnissage filtrant et mettant celui-ci en mouvement. 20 On a représenté à la figure 11 le plan d'un corps filtrant de type circulaire. Les tubes d'aération 27, et de débourbage 22 sont indiqués en traits interrompus. Dans le corps filtrant est ménagé à un niveau intermédiaire du garnissage un couloir de desserte 32* 25 Oh distributeur rotatif disposé au-dessus des quatre qua drants ainsi formés arrose la surface circulaire tout entière. L'eau qui ruisselle sur les couloirs de desserte 32 est collectée et renvoyée à l'eau résiduaire arrivant sur le corps filtrant pour diluer celle-ci. 30 La figure 12 représente en plan un corps filtrant conçu ea bassin rectangulaire allongé, qui est arrosé par un asper$eur cheminant. Ce long bassin est divisé par des cloisons 35» Cette division permet de débourber une section 34 du corps filtrant, alors que les autres sections 34 sont en service. 72 11674 -17- 2132391 Si 1'on referme sur lui-même un tel bassin allongé, on obtient un bassin êa forme de couronne circulaire (voir figure 13). Au dessus d'un tel bassin un aspers-eur rotatif ou au moins deux asperreurs cheminants peuvent distribuer de gros débits d'eau» 5 Si ce bassin en couronne circulaire est divisé par plusieurs cloisons 35» on peut débourber chaque section du corps filtrant 36, sans perturber pratiquement le fonctionnement de l'ensemble. Le puits central 37 est rendu accessible par un couloir de desserte 38 prévu à un niveau intermédiaire du garnissage filtrant. 10 Dans ce puits central on peut loger des machines» des appareils de commutation, des conduits etc.. Le puits central 37 et même le corps filtrant peuvent être recouverts d'une toiture» Mais on peut aussi concevoir le corps filtrant pour débits relativement importants d'eau sous forme ronde en cylindre cir-15 culaire, dont les équipements de débourbage sont fixés à un pont. Une fois le conteneur inondé, la boue formée peut être chassée par un apport périodique d'eau et d'air. De cette façon et d'autres analogues, le corps filtrant peut épurer l'eau à frais de fonctionnement réduits. 72 11674 *18 -2132391 H E V E H D I 0 A I I 0 H S assssssssssssssssssssssaties - 1/- Procédé de filtration et d'épuration biologique d'eau résiduaire au moyen d'un corps filtrant à ruissellement fin, procédé suivant lequel on fait ruisseler pendant un temps limi-5 té l*eau résiduaire pré épurée mécaniquement et uniformément répartie sur tout le garnissage filtrant en éléments fins aérés artificiellement à travers ledit garnissage, jusqu'à ce que l'eau résiduaire arrive peu à peu à recouvrir les ma? face s des éléments du garnissage de bous s et de microorganisiae s et que le 10 débit d'air se soit peu à peu réduit par suite du colmatage progressif des creux entre les éléments de garnissage, après quoi on extrait du garnissage la plus grande partie de la boue en excès par pompage du garnissage depuis la région de fond du corps filtrant jusqu'à la région de la surface libre de celui-15 ci, et àufln on reprend le ruissellement d'eau résiduaire à travers le garnissage pendant une nouvelle péapiode limitée de temps, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser un garnissage résistant à l'abrasion et d'un poids spécifique quelque peu Inférieur à 1 ou voisin de 1 et* pour 20 débourber ce garnissage, à inonder celui-ci d'eau de lavage, puis à mettre en mouvement par une chasse d'air comprimé ou par agitation le mélange de garnissage, boue, eau résiduaire et eau de lavage ajoutée en plus, à évacuer la plus grande partie de la boue sous forme d'un mélange eau-boue, puis à évacuer 25 l^eau de lavage également mélangée de boue, enfin, à remettre le corps filtrant en service normal d'épuration d'eau résiduaire# 2/- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ceci que le débourbage après inondation à l'eau du garnissage et 30 apport d'eau supplémentaire de lavage en diverses zones d'épuration du corps filtrant, dans lesquelles se forment des types de boues quantitativement et biologiquement différents, se fait dans chaque zone pour elle-même au moyen d'éléments de débourbage incorporés en même temps que pour les autres zones 35 ou séparément, sans aboutir à mélanger les boues de zones d'épuration à microorganismes divers. 3/- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que par un choix convenable du calibre des éléments du 72 11674 19 2132391 garnissage, de la périodicité des débourbages, de l'aération, de l'importance quantitative du garnissage et de la charge comptée en débit d'eau résiduaire par unité de volume du corps filtrant, l'eau résiduaire est épurée à un degré tel, qu'elle peut itre immédia-5 tement conduite à un effluent de l'installation ou réutilisée à d'autres fins. 4. Procédé selon 1» revendication 1, caractérisé par ceci que de l'eau résiduaire peu préépurée mécaniquement, notamment de l'eau résiduaire industrielle, est épurée en passant par deux 10 corps filtrants montés en série, le premier de ces corps filtrants étant lavé plus souvent que le second. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ceci que dans le cas où l'action d'épuration d'une installation de clarification déjà existante n'est pas suffisante, l'eau sortant de cette 15 installation subit une épuration sur corps filtrant à ruissellement fin et est conduite immédiatement à un effluent. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ceci que, dans le cas où l'action d'épuration d'un clarificateur déjà existant n'est pas suffisante, on complète l'épuration de l'eau qui en 20 sort en la faisant passer par un corps filtrant à ruissellement fin et on l'envoie ensuite directement à un effluent. 7. Corps filtrant à ruissellement fin permettant la mise en * oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par ceci que le corps filtrant est conçu étanche à l'eau, le gar-25 nissage filtrant (10) renfermé par lui est fait, en un matériau résistant à l'abrasion, d'un poids spécifique quelque peu inférieur à 1 ou voisin de 1, et composé de cylindres courts, billes, lentilles, petits tubes ou autres éléments analogues, d'un calibre unitaire inférieur à 6 mm, et en ce que le corps filtrant est muni 30 d'équipements permettant de distribuer (13) sur lui l'eau résiduaire à épurer, d'équipements permettant de laver, de faire circuler et d'agiter le garnissage filtrant, d'équipements permettant d'inonder d'eau le garnissage filtrant, d'équipements permettant d'évacuer la boue formée en excès, d'équipements d'aération et 35 d'équipements permettant d'évacuer l'eau épurée. 8. Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé par le fait que des grilles de débourbage séparent entre elles les diver 72 11674 20 2132391 ses zones d'épuration du corps filtrant se formant l'une au-dessus de l'autre, qui peuvent être débourbées chacune pour elle-même sans mélange notable du garnissage d'une zone avec celui des autres zones, toutes ensemble ou l'une après l'autre. 5 9. Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est divisé en au moins deux corps filtrants séparés montés en série. 10. Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est divisé en plusieurs sections (34, 36) disposées 10 côte à côte, l'eau résiduaire étant répartie, sur toutes ces sections par un équipement distributeur unique, et chacune des sections pouvant être débourbée indépendamment des autres en cours de fonctionnement. 11. Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé 15 par le fait que surtout pour le cas d'arrivée d'eau résiduaire en débits relativement importants, le corps filtrant comporte à sa partie inférieure des couloirs de desserte (32, 38) sur lesquels l'eau ayant traversé le corps filtrant se rassemble et est renvoyé à l'entrée du corps filtrant pour diluer l'eau résiduaire arrivante. 20 \2* Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est conçu en couronne cylindrique circulaire, renfermant un couloir de desserte (38) s'étendant sur une partie de la hauteur du corps filtrant, plusieurs sections de couronne (36) séparées l'une de l'autre par des cloisons radiales et un 25 grand puits central (37) recouvert d'une toiture et servant au logement de machines, équipements de comnutation, conduits de liai»» son et par le fait que chaque section de couronne peut être dé— bourbée pour elle-même, indépendamment des autres, en cours de fonctionnement des autres sections de couronne, le déchargement 30 de toutes les sections de couronne étant assuré par un distributeur rotatif ou par au moins un asperseur rotatif cheminant sur la couronne* 13. Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est conçu de plan rectangulaire et pourvu de 35 cloisons incorporées ainsi que d,asperseurs rotatifs cheminant pour la répartition de l'eau résiduaire. 72 11674 21 2132391 14. Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les grilles de débourbage (21) sont insérées dans le garnissage (10) de façon que d'une grille à l'autre leurs barreaux tubulaires soient de directions parallèles ou perpendiculaires 5 entre elles. 15. Corps filtrant selen la revendication 14, caractérisé par le fait que les grilles de débourbage (21) sont formées de tubes, chacun de ces tubes étant mis en fonctionnement pour lui-mêae ou tous ensemble, chacun de ces tubes étant accompagné d'un tube d'éa- 10 ration (27) situé au-dessous de lui et ehacun de ces tubes étant sur le dessus recouvert d'une tôle percée d'ouvertures. 16* Corps filtrant selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les différentes zones d'épuration du corps filtrant ren-feraent des garnissages à éléaents de calibre unitaires différents) 15 de poids spécifiques différents et de couleurs différentes. 17* Cerps filtrant selen la revendication 7, caractérisé par le fait que le corps filtrant a sa partie inférieure remplie d'an garnissage et d'additifs dont les poids spécifiques sont supérieurs à 1 et les éléaents d'un diaaètre relativeaent faible, par exemple de 20 l'ordre de 1 ma. 18. Cerps filtrant selon la revendication 7t caractérisé par le fait que la parei latérale (11) du conteneur du cerps filtrant est en aatière plastique transparente et les contraintes de contraction contenues par des viroles d'acier (11a). 25 19* Cerps filtrant selen la revendication 7, caractérisé par le fait que le garnissage filtrant (10) est additionné de catalyseurs pour assurer de aeilleurs transferts d'oxygène et aussi de divers produits chiaiques tels que phosphates, ammoniaque servant de liante 20* Procédé de préparation d'un garnissage à éléaents fins 30 destiné à Être utilisé pour la aise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6 et (eu) dans un corps filtrant à ruissellement fin selon l'une des revendications 7 à 19) caractérisé par le fait qu'on constitue ledit garnissage de Berceaux ou chutes de aatière plastique aélangés de substances terreuses ou iapu-35 trescibles, convenant à l'accrochage et à la croissance de micro-organismes, telles que argile fine , kieselguhr , kaolin, 72 11674 22 2132391 craie, scories pulvérisées fines, chauffées, mise en forme de cordons ou de rubans avec renfoncements de forme sphérique, fragmentés après refroidissement par hachage, broyage, moulage, en petits éléments séparés, en forme de cylindres courts, billes, lentilles, petits tubes, éléments globuleux, dont le poids spécifique est inférieur à 1 ou voisin de 1, et dont le calibre unitaire est inférieur à 6 mm, qui sont résistants à l'eau résiduaire et à l'abrasion et qui présentent de bonnes surfaces d'accrochage pour des microorganismes*