Brevet FR2124226A1 — publié le 19720922

' Cette invention concerne un dispositif pour l'aération de liquides comprenant un bassin d'aération et au moins un aérateur superficiel monté dans ce bassin et dont la rotation engendre un courant horizontal venant frapper la -paroi périphérique du bas-5 sin sous un certain angle. le fonctionnement d'un aérateur, superficiel monte dans un bassin d'aération engendre des vagues superficielles qui peuvent faire naître des vagues stagnantes ou mobiles,d'une hauteur importante, par superposition et renvoi par les parois du bassin selon 10 la forme et les dimensions de celui-ci. Il en résulte que la profondeur de plongée de l'aérateur superficiel varie fortement, de sorte qu'il ne fonctionne pas avec son rendement maximal. De plus les vagues imposent de fortes^contraintes mécanique § et risquent de détériorer l'aérateur superficiel ainsi que d'autres dispositifs dis-15 posés au niveau du liquide. Elles contrarient complémentairement le fonctionnement de dispositifs tels que les goulottes d'arrivée et de départ, les seuils de trop-plein, les organes d'évacuation des corps flottants, etc., et le liquide peut même déborder dans des bassins adjacents, les essais destinés à empêcher la formation des 20 vagues par un agencement non symétrique de l'aérateur superficiel, et par le choix de vitesses de rotation et de profondeurs de plongée variables, n'ont donné qu'un résultat très limité et présentent- par ailleurs un inconvénient en ce sens que les aérateurs ne fonctionnent pas toujours de la manière la plus favorable en ce qui 25 concerne le rendement de l'aération. le but de l'invention est donc de créer un dispositif du type précité, mais complété par des organes destinés à amortir efficacement les vagues et ne contrariant nullement le rendement de l'aération ni son action économique. 30 Ce problème est résolu selon l'invention par le fait qu' une ou plusieurs ailettes d'amortissement sont disposées au niveau ou directement au-desso\B du niveau du liquide sur ou à proximité de la paroi périphérique, au moins dans les zones de contact du courant horizontal de liquide puisé par l'aérateur contre la paroi 35 interne du bassin d'aération. On a trouvé que ces ailettes d'amortissement agissent notamment sur le renvoi des vagues par la paroi périphérique du bas- 71 47548 ' 2124226 ' sin, ces vagues étant déjà divisées avant d'atteindre la paroi, tandis que la composante d'énergie verticale des vagues est transformée en énergie de circulation orientée horizontalement. Même les vagues résiduelles renvoyées sont complémentairement amorties, ce 5 qui se traduit par le fait que la formation des vagues est très efficacement contrariée. Les ailettes d'amortissement offrent un autre avantage en ce sens qu'elles-sont très simples et peu coûteuses, et qu'elles peuvent être montées sans difficulté dans un bassin déjà existant sans contrarier pratiquement l'aération ou les mouvements 10 du liquide nécessaires à celle-ci. De préférence, les ailettes d'amortissement sont' agencées de façon qu'elles soient orientées dans une direction a.u moins à peu près horizontale. Dans certains cas particuliers, une certaine inclinaison par rapport au courant peut offrir des avantages. Par 15 "ailettes d'amortissement" on entend dans cette description des éléments présentant une épaisseur faible par rapport à leur longueur et à leur largeur, ce qui est le cas notamment" pour des pièces de tôle ou des planches en bois. Bien entendu, on 'peut envisager l'utilisation d'un matériau approprié quelconque, par exemple de panneaux 20 minces en béton ou de panneaux en matière plastique. Les ailettes d'amortissement présentent en général des faces supérieure et inférieure planes et parallèles. Dans certains cas particuliers, il peut être également avantageux d'utiliser des ailettes profilées présentant par exemple une face supérieure et (ou) une face inférieu-25 re ondulées ou encore ion profil hydrodynamique favorisant la circulation horizontale. Dans un bassin d'aération équipée de plusieurs aérateurs superficiels, on associe de préférence à chacun de ceux-ci une ailette d'amortissement disposée dans la zone où le courant superficiel 30 vient frapper pour la première fois la paroi périphérique du bassin (point de contact primaire). De préférence, chacune des ailettes d'amortissement s'étend dans .une proportion d'environ 3 à 5f° -sur la partie superficielle du liquide correspondant à l'aérateur superficiel associé. 35 On a trouvé qu'on peut obtenir précisément dans cette zone un amortissement particulièrement efficace de la formation des vagues avec des ailettes d'amortissement de' dimensions relativement restreintes» COPY 71 47548 2124226' Une autre particularité avantageuse de l'invention consiste en ce que d'autres ailettes d.'amortissement peuvent être prévues dans chaque zone de la paroi périphérique du bassin dans laquelle le courant horizontal, renvoyé une première fois par la 5 paroi périphérique, vient frapper celle-ci une deuxième fois. La formation des vagues est ainsi encore plus fortement réduite, et les ailettes d'amortissement secondaires peuvent être éventuellement beaucoup plus petites que celles qu'on doit prévoir dans la zone du contact primaire. . 10 Dans un bassin d'aération circulaire, on peut avantageu sement utiliser des ailettes d'amortissement conçues sous la forme de segments en arc de cercle disposés dans les zones de contact primaire. Pour ces bassins d'aération circulaires à aérateurs superficiels rotatifs, les ailettes d'amortissement peuvent être an-15 nulaires, et s'étendent alors sur -une partie ou sur la totalité du pourtour du bassin. Les ailettes d'amortissement sont de préférence disposées symétriquement de part et d'autre de la bissectrice de l'angle formé entre les deux directions du courant horizontal venant frapper 20 la paroi périphérique et repartant de celle-ci« Selon la hauteur des vagues à amortir et l'épaisseur de la couche liquide superficielle suivant le courant horizontal, il peut être avantageux de superposer deux ou un nombre supérieur d' ailettes d'amortissement et de les orienter parallèlement les unes 25 par rapport aux autres. Quelques modes de mise en oeuvre de l'invention seront décrits ci-après en détail et à titre d'exemples en regard du dessin annexé, sur lequel : Les figures 1 et 2 sont respectivement des vues en coupe 30 et en plan d'un bassin d'aération annulaire équipé de deux rotors aérateurs à axe horizontal, et d'ailettes d'amortissement conçues selon l'invention. La figure la représente une variante de ce que montre la figure 1. . 35 La figure 3 est une vue en plan d'un bassin d'aération circulaire' équipé d'un rotor aérateur à axe vertical et d'ailettes d'amortissement. | COPY 71 47548 2124226 ' les figures 1 et 2 montrent un bassin d'aération annulaire 1 d'une installation destinée au traitement d'eaux résiduelles, qui est disposée tout autour d'un bassin circulaire de décantation préalable ou complémentaire 2 doté d'un collecteur de boues 5 central 3. Pour l'aération des eaux résiduelles, le bassin d'aération 1 contient deux rotors aérateurs à axe horizontal 3,4 qui ne sont représentés que schématiquement. le pont portant les rotors aérateurs et franchissant le bassin, de même que le mécanisme d'entraînement des rotors et des aubes d'aération de ceux-ci ne sont 10 pas représentés pour plus de simplicité. les rotors aérateurs 3, 4 engendrent un courant circulant horizontalement dans la direction des flèches 5, et qui est renvoyé au point de contact primaire 6 de la paroi périphérique du bassin de la manière indiquée par une ligne en traits mixtes. Ce renvoi 15 par la paroj/âu bassin peut se répéter plusieurs fois. Même les vagues superficielles produites par les rotors sont renvoyées par la paroi du bassin et la superposition, de même que les concentrations similaires à celles d'un miroir concave, etc., peuvent engendrer une oscillation de grande amplitude des vagues. Pour l'empêcher, on 20 prévoit sur la paroi périphérique du bassin des ailettes horizontales d'amortissement 7 aux points 6 où le courant horizontal touche la paroi du bassin 1 pour la première fois, et ce très peu au-dessous de la surface du liquide. On a trouvé qu'il est particulièrement avantageux de prévoir les ailettes d'amortissement à une distance d'en-25 viron 10 cm au-dessous du niveau normal du liquide. Ces ailettes d'amortissement 7 ont pour effet de diviser le courant horizontal à son arrivée et de couper en quelque sorte les crêtes des vagues. Il en résulte une absorption de l'énergie d'oscillation verticale des vagues qui est transformée en énergie horizontale de circulation, 30 La formation des vagues est ainsi fortement amortie'et les rotors aérateurs 3, 4 fonctionnent avec une profondeur de plongée largement constante. Dans le mode de réalisation selon la figure la, l'unique ailette d'amortissement 7 a été remplacée par plusieurs, plus pré-55 cisément par trois ailettes d'amortissement 7a superposées et parallèles. 71 47548 5 2124226 ' Les vagues divisées et amorties par les ailettes d'amortissement 7, renvoyées ensuite par la paroi périphérique du bassin et "lissées" complémentairement par 1s ailettes d'amortissement 7 après leur renvoi atteignent les points ûe contact secondaires 8 du 5 courant sur la paroi du bassin sous une forme très affaiblie. Au besoin, ou si on le désire, on peut prévoir d'autres ailettes d'amortissement en ces points de contact secondaires. le mode de réalisation selon la figure 3 comprend un. bassin d'aération circulaire 10 au centre duquel est monté"à rotation 10 un rotor aérateur à axe vertical (toupie d'aération) 11. le courant horizontal engendré par ce rotor suit une trajectoire en spirale tel le qu'ei.le est indiquée par les flèches 12. Ce courant frappe la paroi périphérique du bassin dans la zone d'ailettes d'amortissement 13 agencées et fonctionnant de la nanière précédemment décrite pour 15 les ailettes d'amortissement 7. Grâce, à la symétrie de rotation du courant engendré par la toupie d'aération 11, on peut alors avantageusement adopter un agencement dans lequel les ailettes d'amortissement 13 sont annulaires et suivent le pourtour intérieur de la paroi périphérique du bassin. Pour compléter l'effet des ailettes 20 d'amortissement, on peut même décentrer la toupie d'aération 11 pour contrarier la superposition nuisible des vagues renvoyées par la paroi périphérique du bassin. Il est bien entendu que 1'invention n1est nullement limitée aux détails de l'installation décrite en regard du dessin. Ain-25 si, dans certains cas particuliers, il peut être avantageux de prévoir des ailettes d'amortissement non seulement sur la paroi extérieure du bassin, mais également sur la paroi intérieure de celui-ci. Il n'est pas indispensable que ces ailettes soient exactement horizontales et présentent une épaisseur uniforme, mais on peut au 30 contraire les profiler d'une manière appropriée. 71 47548 2124226 -KETE1ÎDICATI0NS- 1.- Dispositif pour l'aération de liquides comprenant un "bassin dfaération et au moins un aérateur superficiel 3,4, 11 monté dans ce bassin et dont la rotation engendre un courant horizontal venant frapper la paroi périphérique du bassin 1,10 5 sous un certain angle, caractérisé par le fait qu'une ou plusieurs ailettes d'amortissement 7,13 sont disposées au niveau ou directement au-dessous du niveau du liquide sur ou à proximité de la paroi périphérique du bassin 1, 10, et au moins dans les zones de contact du courant horizontal de liquide puisé contre la paroi 10 interne du bassin 1. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les ailettes d'amortissement 7, 13 sont orientées d'une manière au moins sensiblement horizontale. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2 compre-15 nant plusieurs aérateurs superficiei.s, caractériœ par le fait qu'à chaque aérateur superficiel 3,4 est associée une ailette d'amortissement 7 disposée dans la zone ou le courant horizontal vient frapper une première fois la paroi périphérique 1 du bassin. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé 20 par le fait que chaque ailette d'amortissement s'étend dans une proportion d'environ 3 à 55^ sur la partie superficielle du liquide correspondant à l'aérateur superficiel associé. 5«- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que d'autres ailettes d'amortissement sont prévues dans 25 la zone de la paroi périphérique 1, 10 dix bass5n dans laquelle le courant horizontal, renvoyé une première fois par la paroi périphérique, vient frapper celle-ci une deuxième fois. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant un bassin d'aération circulaire, caractérisé 30 par le fait que les ailettes d'amortissement sont conçues sous la forme de segments en arc de cercle disposés dans les zones où le courant horizontal vient toucher la paroi périphérique. 7•- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant un bassin d'aération circulaire ou ovale, 35 caractérisé par le fait que les ailettes d'amortissement annulaires s'étendent sur une partie ou sur la totalité du pourtour du bassin. 7147548 2124226' 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les ailettes d'amortissement sont disposées symétriquement de part et d'autre de la bissectrice de l'angle formé entre les deux directions du courant horizontal venant frapper la paroi périphérique et repartant de celle-ci. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que deux ou un nombre supérieur d'ailettes d'amortissement sont superposées et notamment orientées parallèlement les unes par rapport aux autres.