Brevet FR2193788A1 — publié le 19740222

La présente invention concerne une station préfabriquée de traitement des eau résiduaires sur le principe des boues activées avec bassin d'oxydation par barbotage d'air comprimé, bassin de décantation et, éventuellement, bassin de stabilisation. Le traitement des eaux usées pour faible débit, de nature urbaine ou similaire, basé sur le principe des boues activées par minéralisation totale ou tout autre procédé, demande la mise en oeuvre de bassins ayant pour fonctions l'oxydation et la décantation , avec ou non un bassin de stabilisation (stockage des boues). Ces bassins sont réalisés soit en béton, soit en acier, soit en matière plastique ou similaire. Les stations en acier et en matière plastique sont préfabriquées et sont transportées sur le chantier ou elles sont installées. Elles peuvent être partiellement enterrées ; elles se presentent alors généralement sous la forme d'une seule cuve d'allure parallélépipédique ou trapézoidale. Elles peuvent être aussi totalement enterrées ; elles se présentent alors généralement sous la forme dtune seule cuve d'allure cylindrique à axe vertical ou horizontal. Ces stations reçoivent le qualificatif de tmono- bloc car les bassins qui les composent sont obtenus par cloisonnage, formant des compartiments dans une cuve d'un seul tenant. lit augmentation des volumes, et par là meme la capacité de ces stations à traiter des grands débits dteau usées, est généra- lement obtenue de deux façons 10 Augmentation des dimensions générales de la cuve et,par suite des compartiments ; ctest ce qui a été présent à la figure 2 et à la figure 3 des dessins Joints dans lesquels 1 représente le bassin d'oxydation tandis que 2 représente le bassin de décantation ; à la figure 3 on a pratiquement une figure homothétique de la figure 2. 20 Assemblage d'éléments identiques cote à cote permettant de doubler, tripler, quadrupler le premier volume ; c'est ce qui a été représenté aux figures 4, 5 et 6 des dessins Joints où lJon part dlun élément de base 3 comportant un bassin d'oxydation 4 et un bassin de décantation 5 ; à la figure 5 on a doublé la capacité de l'installation de la figure 4 en disposant deux éléments 3 côte à côte tandis qu'à la figure 6 on a triplé la station en disposant trois élements 3 côte à côte. Le dimenssionnement de ces stations standards est établi sur un nombre dthabitants qui présentent des caractéristiques moyennes avec un rapport constant entre la quantité d'eau admise et la quantité DBO caractérisént la pollution.Le rapport entre les volumes des deux éléments essentiels de la station dtépuration, la cuve d'oxydation et la cuve de décantation est donc, lui aussi, constant. Lorsque les eaux à traiter présentent des caractéristiques telles qu'il est nécessaire de modifier ce rapport, la seule solution réside dans le choix dtun appareil dimensionné sur le facteur le plus important, d'où il résulte un déséquilibre du traitement étant donné que ltune des deux cuves (oxydation ou décantation) est alors trop importante. Cette anomalie est due aux impératifs d'une construction préfabriquée. Le but de la station d'épuration de l'invention est de se rendre plus facilement maître du rapport des volumes des deux compartiments d'oxydation et de décantation en fonction des effluents admis qui sont très divers dans leur nature et donc dans le rapport débitAzo. la station de l'lnvention est caractérisée principaiement par le fait que l'on peut toujours ajuster à la va leur optimum le rapport :débit/DBO suivant la nature des effluents par extension des volumes des bassins, chacun des tronçons modulaires de bassin préfabriqué comportant, dés ltorigine, ses accessoires d'admission des eaux à traiter , ses accessoires de traitement ainsi que ses accessoires d'évacuation d'eau traitée et des boues et écumes ou flottantsextraits, cette extension du volume se faisant par adjonction et intercalage d'éléments par boulonnages de brides formant raidisseurs avec joint dtétanchéité, des raidisseurs supplémentaires étant prévus extérieurement à chaque tronçon. Suivant ce procédé, la cuve d'oxydation est construite à partir de modules ou tronçons identiques standard prismatiques favorisant le brassage de l'eau et comportant leur propre système d'aération et leur canalisation de recyclage des boues. On a trouvé avantageux d'utiliser le système d'aération à partir d'un feeder horizontal alimentant des tubes plongeurs verticaux amenant l'air comprimé à barboter dans le fond de la cuve, le feedeur étant constitué par des tronçons de la longueur du module de cuve et reliés au tronçon de feeder du module de cuve voisin par un joint, notamment un manchon flexible. La canalisation de recyclage des boues est constituée par un tube horizontal de la longueur du module de cuve et qui peut se raccorder au tronçon de tube correspondant du module de cuve adJacent de la meme façon que le feeder. Le premier tronçon ou module de tête incorpore a) ltarrivée de l'eau à traiter avec le dispositif de dégrillage - dessablage b) l'arrivée des boues recycles. Le dernier tronçon ou module de piedincorpore a) le dispositif d'évacuation des eaux à traiter vers le décanteur b) au moins un dispositif à émulsion pour retour des flottants. La cuve de décantation de l'invention est composée d'un ou plusieurs éléments prismatiques à fond en pente le premier élément ou module comportant a) le tube arrivée du liquide plongeant dans celui-ciet infléchi horizontalement pour déboucher face à un déflecteur qui répartit le liquide admis le mieux possible au sein de la cuve, b) au milieu du décanteur, une pompe à émulsion de reprise des flottants avec goulotte dont le niveau supérieur et situé quelques millimètres sous le niveau de l'eau, réglée en celà par un support réglable à tiges filetées, une canalisation de reprise des flottants étant prévue à la partie basse de ladite goulotte, c) sur toute la longueur de l'élément, à l1oppo- sé de la répartition des eaux, une goulotte de reprise des eaux décantées recevant celles-ci par débordement. Une lame plongeant sous le niveau de liteau à quelques millimètres assure la non évacuation des flottants, légèrement en avant de ladite goulotte de reprise, d) une pompe à émulsion de reprise des boues, Le deuxième élément s'il y en a plusieurs, ou le premier s'il est uniquecomportant une partie du dispositif d1arrivée du liquide prévu dans le paragraphe a) ci-dessus# W6tamment le déflecteur. la façon la plus simple de réaliser le déflecteur est de prévoir un solide pointu avec sa pointe dirigée dans l'axe du tube d'arrivée de liquide, aucune liaison n'existant entre ledit déflecteur et le bout dudit tube. Ce déflecteur peut être un cône ou une pyramide. Suivant une forme préférée de réalisation, la goulotte de reprise des eaux a la forme d'un couvercle articulé avec rebord plongeant dans le liquide. Une forme particulière de réalisation du deuxième élément de la cuve de décantation consiste à le prévoir sans qu'il comporte le dispositif d'arrivée de liquide mais, à la place, qu'il comporte un système combiné de répartitition et de repirse des flottants composé dtune cheminée verticale mi-immergée avec base tronconique dans laquelle s'élève le tube d'arrivée de liquide en laissant un certain espace entre le bord inférieur de la cheminée et lui-même pour laisser glisser les boues lourdes les ouvertures étant prévues a mi-hauteur de la cheminée pour laisser échapper l'eau et la répartir dans le bassin tandis qu'une goulotte horizontale est prévue avec ses bords Juste au-dessous du niveau de liteau et traversant la paroi supérieure de la cheminée de manière étanche sur l'extérieur de la goulotte, pour que celle-ci puisse recueillir les flottants aussi bien à l'intérieur qutà l'extérieur de la cheminée, lesdits flottants étant aspirés par une pompe au moyen d'un tube prévu au bas de la goulotte. La description ci-aprés donne quelques exemples non limitatifs de réalisation de 11 invention illustrés par les dessins Joints dans lesquels La figure 1 est une coupe verticale schématique de la version du deuxième élément ne comportant pas de dispositif dtarrivée de liquide. Les figure 2 à 6 sont des schémas qui représentent l'état de la technique avant l'invention déjà commentée au début du présent mémoire. La figure 7 représente une installation de ltinven- tion la plus simple et la plus petite avec un bassin d'oxyda,ion modulaire 6 et un bassin de décantation modulaire 7 reliés par une conduite 8. La figure 8 représente schématiquement une station doublée par rapport à celle représentée à la figure 7, c'est-à-dire qutelle est composée d'un bassin d'oxyda tion 9 constitué de deux modules 6 et d'un bassin de décantation 10 composé de deux modules 7 ; les bassins 9 et 10 sont reliés par une conduite 11. La figure 9 représente schématiquement une variante de la disposition de l'invention qui présente un rapport débit/flBO différent en prévoyant un bassin d'oxydation 12 composé de trois modules 6 et deux bassins de décantation 13 et 14 composés chacun de deux modules 7, les bassins 13 et 14 étant reliés au bassin 12 par des conduites 15 et 16. la figure 10 représente schématiquement encore une autre version avec un bassin d'oxydation 6 composé d'un seul module et deux bassins de décantation 18, 19 composés chacun de deux modules 7, les deux bassins 18, 19 étant reliés resspecti- vement au bassin 6 par des conduites 20, 21 ; l'installation schématisée àla figure 10 est conçue pour un rapport débitDBO encore différent. La figure 12 est une vue en plan de l'assemblage de deux modules ou éléments. La figure 11 est une coupe verticale trans versa- le d'un module dfoxydation. La figure 13 est une coupe partielle agrandie du même module. La figure 14 est une vue en plan d'une cuve d'oxydation constituée de plusieurs modules associés et montrant le feeder d'alimentation en air comprimé et ses dispositifs de raccordement. La figure 15 est une vue éclatée d'une cuve d'oxydation. La figure 16 est une coupe verticale partielle du dernier module de la cuve dtoxydation représentée à la figure 15. La figure 17 est une coupe verticale transversale d'une cuve de décantation, constituée d'uns s eul module. La figure 18 est une coupe verticale dtune cuve de décantation constituée d'un seul moduleavec le dispositif d'arrivée et de répartition des eaux et le dispositif de reprise des flottants. La figure 19 est une coupe partielle suivant AA de la figure 18. La figure 20 est une coupe transversale du dispositif de reprise des eaux décantées. La figure 21 est une coupe transversale d'une cuve de décantation constituée de deux modules. La figure 22 est une vue en plan de la figure 21. La figure 23 est une vue montrant la liaison par conduites entre une cuve d'oxydation et une cuve de décantation ladite conduite étant prévue en plusieurs éléments reliés par collier ou manchette souple. La figure 24 est une vue en plan schématique montrant de quelle façon on peut augmenter les dimensions d'une station de l'invention. La cuve d'oxydation représentée aux figures 11 à 15 est composée de plusieurs tronçons ou modules 22, 22bis et #3. Le module 22 est le module de tête , le module 22bis est le module de pied, le module 23 est le module intermédiaire. Chacun des modules 22 , 22bis et 23 est renforcé par des nervures extérieures 24. L'assemblae des mo-dules 22, 22bi s et 23 est realisé par le fait que chacun d'eux comporte des brides telles que 25 et 26 que lton peut rapprocher avec interposition d'un joint 27 et serrage par des boulons 28. Les nervures 24 et les brides 25, 26 font office de raidisseur qui renforcent la structure de la cuve.La section des tronçons 22, 22 bis et 23 est hexagonale avec des pans coupés inférieurs 29, 30 qui favorisent le brassage par rotation de liteau suivant la flèche 31. Le système d'aération est constitué par un feeder horizontal 32 alimentant des tubes plongeurs 33 verticaux amenant l'air comprimé à barboter dans le fond de la cuve 22, 22 bis et 23Le feeder 32 est constitué par des tronçons 34 de tube dont la longueur est celle des modules 22, 22 bis , 23. Les tronçons 34 sont reliés l'un à autre par un joint ou manchette flexible 35. La canalisation de recyclage des boues 36 est constituée par un tube horizontal de la longueur du module 22, 22 bis ou 23, exactement de la même façon que les tron çons 34. De la meme manière, les tronçons de canalisation 36 se raccordent au tronçon correspondant du module adjacent par des manchettes similaires aux manchettes 35. Le tronçon ou module de tete 22 (figure 15) comporte une arrivée d'eau à traiter 37, avec son dispositif de dégrillage dessablage 38, et une arrivée de boues recyclées 39. Le dernier tronçon ou module 40 incorpore l'évacuation 41 des eaux à traiter vers le décanteur et au moins un dispositif 42 à émulsion pour retour des flottants. Ce dispositif peut être composé simplement par le redressement de la tubulure 42 vers la surface avec une injection d'air 43 à la base de la partie remontante du tube 42. Le bassin de décantation, tel que 7 et composé d'une cuve 44 composée d'éléments de même structure que les cuves d'oxydation c1est-à-dire d'éléments prismatiques mais qui ont ici un fond 45 en pente pour faciliter le rassemblement des boues dans le bas de la cuve. Le premier élément tel que 44, comporte un tube arrivée du liquide 41, d'une pompe à émulsion avec reprise 46 des flottants, une goulotte 47 de reprise des eaux décantées et une pompe à émulsion 46bis de reprise des boues à la base des éléments.Le tube 41 d'arrivée de liquide débouche dans un tube vertical 48 qui forme une cheminée d'équilibre 49 et qui slinfléchit horizontalement vers le bas -en 50 pour déboucher face à un déflecteur 51 situé à environ mi-hauteur h de la profondeur du bassin et qui répartit le liquide admis le mieux possible au sein de la cuve. lie bac ou goulotte 46 de reprise des flottants au niveau supérieur du bassin est situé à quelques millimètres sous le niveau de l'eau et on régIe sa profondeur d'enfoncement par un support réglable avec tiges filetées 52, 53 et écrous 54. Une canalisation 55 de reprise des flottants est prévue à la sortie basse de la goulotte 46.La goulotte 47 de reprise des eaux décantées recueille celles- ci par débordementà quelques millimétres sous le niveau grâce à une lame 56 qui plonge de quelques millimé tres sous le niveau de lleau légerement en avant du bord 57 de la goulotte 47. lie bord51 bis fait partie d'un couvercle 58 articulé en 59. Les eaux traitées sont évacuées par la tubulure 60. La lame 56 est réglable afin qu'elle permette une lame d'eau égale sur toute sa longueur. Suivant une autre version, le deuxième élément de la cuve 44 (figure 1) comporte un systéme-combiné de répartition des eaux de reprise des flottants qui est composé d'une cheminée verticale mi-i#r###e > avec une base 62 tronconique. Dans la cheminée 61, s'élève le tube d'arrivée de liquide 63. Un certain espace annulaire 64 est laissé entre le bord inférieur de la cheminée 61 et le tube 63 pour laisser glisser les boues lourdes vers le bas de la cuve 44 (flèche 65). Des ouvertures 66 sont prévues à mi-hauteur de la cheminée 61 pour laisser échapper l'eau (flèche 67) et la répartir dans le bassin 44. Une goulotte horizontale 68 est prévue dans la partie supérieure de la chaminée 61 pour que son bord se place juste au-dessous du niveau 69 de liteau. La goulotte 68 traverse la paroi supérieure de la cheminée 61 par un Joint extérieur étanche ; de cette façon, a goulotte 68 peut recueillir les flottants aussi bien à l'intérieur de la cheminée 61 qu'à l'extérieur de celle-ci. Les flottants sont aspirés par une pompe au moyen d'un tube 70 prévu à la partie basse de la goulotte 68. La conception de tous ces accessoires est prévue pour permettre un nettoyage facile et simple par tringlage de tous les éléments. En particulier, il nty a aucun élément de liaison entre le déflecteur 51 et l'extrémité de la tubulure 50. Les canalisations 70 partant des cuves droxyda tion 71 pour rejoindre la cuve de dècantation 44 sont reliées entre elles par des joints souples 72 qui sont similaires aux manchettes 35 reliant les tronçons de feeders 32, 34. De cette façon en cas d'afaissement léger et inégal du terrain, on ne détériore pas 11 installation. En cas d'extension de la station, on peut intercaler un élément 601 entre deux éléments 6 (figure 24) et ajouter un élément 701 aprés un élément 7., par exemple. En effet, cette augmentation est donnée à titre purement indicatif car une infinité de combinaisons est possible, comme on l'a indiqué brièvement au début du présent mémoire et illustré aux figures 2 à 10. Ainsi, on voit que le dispositif de l'invention prévoyant les cuves d'oydation et de décantation distinctes permet de faire varier le rapport débit/DBO pour une station préfabriquée réalisée en toutes sortes de matières, que ce soit de la tôle, de la matière plastique ou dérivée, du béton ou dérivé. Ltassemblage des cuves d'oxydation et de décantation par tronçon que l'on peut ajouter en série permet de choisir la valeur optimum de chacune des cuves . On peut même utiliser des cuves en parallèle suivant toutes les combinaisons possibles. la répartition des eaux sur le décanteur et la reprise des flottants est particulièrement étudiée, soignée et efficace. Un avantage intéressant de la station de l'invention est illustré parla figure 24 où l'on voit que la station peut se disposer en longueur relativement grande 1 si bien que lton peut recycler les boues du bassin de décantation depuis le bout de l'installation pour les réinjecter au début du bassin d'oxydation. Cette distance augmente proportionnelement à l'allongement progressif de la station en cours de développement de celle-ci. Les tronçons de cuve dtoxydation et de décantation peuvent etre conçus avec une certaine conicité de manière à prévoir leur empilage pour faciliter le transport sous faible volume. REVENDICATIONS 10 Station préfabriquée de traitement des eaux résiduaires sur le principe des boues activées avec bassin d'oxydation par barbotage d'air comprimé, bassin de décantation et, éventuellement, bassin de stabilisation, c a r a c t é r i s é par le fait que lton peut toujours ajuster à la valeur opti muni le rapport débit/DBO suivant la nature des effluents par extension des volumes des bassins, chacun des tronçons modulaires de bassins préfabriqués comportant, dés ltorigine, ses accessoires d'admission des eaux à traiter et ses accessoires de traitement ainsi que ses accessoires d'évacuation d'eau traitée et des boues et flottants extraites, cette extension du volume se faisant par adjonction et intercalage d'élémentspar boulonnage de brides formant raidisseurs avec joints d'6tanchéité, les raidisseurs supplémentaires étant prévus extérieurement à chaque tronçon. 20 Station, telle quedéfinie à la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que la cuve d'oxydation est construite à partir de modules ou tronçons identiques standard prismatiques favorisant le brassage de l'eau et comportant leurs propres systémes d'aération et leurs canalisations de recyclage des boues. 30 Station, telle que définie dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é e par le fait que les systémes dtaération sont constitués chacun par un feeder horizontal alimentant des tubes plongeurs verticaux amenant ltair comprimé à barboter dans le fond de la cuve, le feeder étant constitué par des tronçons de la longueur du module de cuve et reliés aux tronçons de feeder des modules de cuves voisins par des Joints, notamment des manchons flexibles. 40 Station, telle que définie dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é e par le fait que la canalisation de recyclage des boues est constituée par un tube horizontal de la longueur du module de cuve et qui peut se raccorder aux tronçons ou tubes correspondants du module de cuve adJacent. 50 Station, telle que définie dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é e par le fait que le tronçon ou module de tête incorpore a) l'arrivée d'eau traitée avec le dispositif de dégrillage-dessablage, b) l'arrivée des boues recyclées. 60 Station, telle que définie dans la revendication 2, e a r a c t é r i s é e par le fait que le dernier tron çon ou module incorpore a) le dispositif d'évacuation des eaux à traiter vers le décanteur, b) au moins un dispositif à émulsion pour retour des flottants. 70 Station, telle que définie dans la revendication 1, c a r a c t é r i 8 6 e par le fait que la cuve de décantation est composée d'éléments prismatiques à fond en pente, le premier élément ou module comportant a) le tube d'arrivée du liquide plongeant dans celui-ci et infléchi horizontalement pour déboucher face à un déflecteur qui répar- tit le liquide admis le mieux possible au sein de la cuve, b) au milieu du décanteur, une pompe à émulsion de reprise des flottants avec goulotte dont le niveau supérieur est situé à quelques millimètres sous le niveau de lteau, réglé en celà par un support réglable à tiges filetées une canalisation de reprise des flottants étant prévue à la partie basse de ladite goulotte, c) sur toute la longueur de l'élément, à l'opposé de la réparti tion des eaux, une goulotte de reprise des eaux décantées reprenant celles-ci à quelques millimètres sous le niveau grâce à une lame plongeant de cette valeur légèrement en avant de ladite goulotte de reprise, d) une pompe à émulsion de reprise des boues, le deuxième élément ou le premier stil est unique,comportant les dispositifs d'arrivée du liquide prévus dans le paragraphe a) ci-dessus. 80 Station, telle que définie dans la revendication 7, c a r a c t é r i s é e par le fait que le déflecteur est pointu avec sa pointe dirigée dans l'axe du tube d'arrivée de liquide, aucune liaison ntexistant entre ledit déflecteur e le bout dudit tube. 90 Station, telle que définie dans la revendication 8, c a r a c t é r i s é e par le fait que le déflecteur est un cône ou une pyramide. 100 Station, telle que définie dans la revendication 7r c a r a c t é r i s é e par le fait que la lame de retenue des écumes ou flottants a la forme d'un couvercle articulé avec rebord plongeant' dans le liquide. 110 Station, telle que définie dans la revendication 7, c a r a c t é r i s é e par le fait que le deuxième élément ne comporte pas le dispositif d'arrivée de liquide prévu mais, à la place, un système combiné de répartition et de reprise des flottants composé dtune cheminée verticale mi-immergée avec base tronconique par laquelle s'élève le tube dtarrivée de liquide en laissant un certain espace entre le bord inférieur de la cheminée et lui-même pour laisser glisser les boues lourdes, les ouvertures étant prévues à mi-hauteur de la cheminée pour laisser échapper liteau et la répartir dans le bassin tandis bune goulotte horizontale est prévue avec ses bords juste au-dessous du niveau de 12 eau et traversant la paroi supérieure de la cheminée de manière étanche sur l'extérieur de la goulotte pour que celle-ci puisse recueillir les flottants aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cheminée, lesdits flottants étant aspirés par une pompe au moyen d'un tube prévu au bas de la goulotte.