Brevet FR2170058A1 — publié le 19730914

L'invention est relative à un bassin d'activation à surface de base essentiellement rectangulaire et destiné aux installations d'épuration pour l'épuration biologique des eaux d'égouts ou pour la stabilisation aérobique de la boue primaire et de la boue secondaire. Les bassins d'activation actuellement courants sont constitués par un canal fermé en soi dans lequel lteau d'égout est mise en circulation à l'aide d'un dispositif de circulation et dans lequel un dispositif de ventilation est disposé à faible distance au-dessus de la sole du canal. En outre, on connaît des bassins d'activation qui présentent une surface de base essentiellement rectangulaire et dans lesquels au moins un plateau intermédiaire est disposé parallèlement à la surface de base, de manière que l'eau d'égout, à l'aide d'un dispositif de circulation, puisse circuler dans le sens longitudinal du bassin autour du plateau intermédiaire. La face inférieure du plateau intermédiaire porte des poches dans lesquelles s'accumule l'air apporté par un dispositif de ventilation. De ce fait, on obtient une face de contact élevée entre l'air et l'eau d'égout, de manière que la réaction entre l'oxygène de l'air et l'eau d'égout soit accélérée, ce qui accroît 11 économie de l'installation d'épuration. En outre, l'économie d'une installation d'épuration travaillant biologiquement est considérablement influencée par la quantité de l'eau d'égout à traiter. Une économie maximum ne peut être obtenue que lorsque les dimensions des bassins sont adaptées à la quantité d'eau d'égout b traiter. Toutefois, une telle adaptation n'est pratiquement pas possible avec les bassins actuellement usuels, présentant la forme d'un canal fermé, étant donné qu'en tenant compte des frais d'investissement et du-service, il n'est pas possible de construire un nombre élevé de petits bassins. Il est plutôt nécessaire de construire des bassins relativement grands, ce qui, lorsque l'installation est agrandie par un deuxième bassin, a pour conséquence que la capacité est trop élevée jusqu'au moment où la quantité d'eau d'égout à traiter s'est accrue pratiquement au double de la valeur. Fréquemment, pour des raisons de frais, la capacité des bassins d'activation est d'abord choisie de manière d être supérieure à ce qui est nécessaire, afin que pendant un certain temps on ne soit pas obligé de prévoir un agrandissement de l'installation. L'invention vise à procurer un bassin d'activation qui permet d'obtenir une économie accrue de l'installation d'éputation.0n a pu constater maintenant que lorsqu'il s'agit d'un bassin d'activation ayant une surface de base essentiellement rectangulaire et destiné aux installations d'épuration pour l'épuration biologique de l'eau d'égout et la stabilisation aérobique de la boue primaire et de la boue secondaire, bassin qui est équipé d'au moins un dispositif de ventilation prévu à proximité du fond du bassin et d'au moins un plateau intermédiaire, disposé entre le fond du bassin et le niveau prévu de l'eau d'égout, s'étendant sur toute la largeur du bassin et se terminant, aux deux côtés étroits, à un écartement des parois formant les côtés étroits du bassin et qui correspond approximativement à l'écartement entre le fond du bassin et le plateau intermédiaire, alors que le bassin comprend un dispositif de circulation qui, au-dessus et en-dessous du plateau intermédiaire, provoque la circulation de lteau d'égout en sens opposés, le but poursuivi par l'invention est atteint lorsque le plateau intermédiaire est muni d'ouvertures de passage pour le gaz. L'économie de l'installation d'épuration peut être accrue davantage lorsque le dispositif de ventilation est relié à une source d'oxygène. Dans ce cas, le bassin d'activation est avantageusement muni d'un recouvrement qui porte des conduits d'aspiration,étant donné que de ce fait l'oxygène, mis en circulation à travers l'eau, peut être récupéré. A cette fin, l'oxygène est ramené du recouvrement au dispositif de ventilation à l'aide d'une soufflerie. Un tel bassin d'activation accroit l'économie de l'installation d'épuration à deux points de vue. Premièrement, il ne se présente aucune difficulté pour agrandir la longueur du bassin.A cette fin, il suffit d'enlever une des parois formant l'un des côtés étroits et d'allonger de la valeur voulue le fond du bassin,le plateau intermédiaire et les côtés longitudinaux du bassin. De ce fait, la dimension du bassin d'activation peut être relativement bien adaptée à la quantité de l'eau d'égout à traiter et le bassin peut ê- tre agrandi en l'allongeant par des tronçons relativement petits, de manière que l'adaptation puisse correspondre à l'accroissement de la quantité de l'eau d'égout i traiter.Afin que lors d'un allongement du bassin, la vitesse de circulation de l'eau d'égout puisse être maintenue à la valeur voulue, il suffit d'accroître l'action du dispositif de circulation. En outre, le guidage du courant de l'eau d'égout et qui est différent de celui des bassins d'activation actuellement usuels, contribue également à l'accroissement de l'économie. En raison du plateau intermédiaire, il est possible de guider le courant d'eau d'égout dans un des sens au-dessus du plateau intermédiaire,et dans l'autre sens en-dessous du plateau intermédiaire. Il en découle que les gaz qui s'échappent à proximité du fond du bassin (air, oxygène ou un mélange air/oxygène) traversent le courant d'eau d'égout guidé sous le plateau intermédiaire le long d'une voie inclinée par rapport à l'horizontale et, ensuite, traversent le courant d'eau d'égout guidé au-dessus du plateau intermédiaire, également le long d'une voie inclinée correspondante.La longueur de la voie et, de ce fait, le temps de séjour des bulles de gaz sont accrus au double de la valeur de ceux des bassins d'activation connus, ce qui contribue à un apport considérablement plus élevé d'oxygène. Etant donné que le plateau intermédiaire est muni d'ouvertures de passage pour le gaz, le gaz, lorsqu'il atteint la face inférieure du plateau intermédiaire, ne circule pas le long du plateau intermédiaire jusqu'à une des extrémités de ce dernier, mais traverse ce plateau et circule ensuite à travers l'eau d'égout se trouvant au-dessus du plateau intermédiaire. Une autre amélioration de l'économie peut être obtenue du fait qu'on prévoit un dispositif de ventilation en cascade , réalisé sous la #o,ru1nee/#edmtasstooune de reflux, à l'extrémité du bassin où la circulation est inversée du haut vers le bas. L'action de ventilation d'un tel dispositif de ventilation en cascade est élevée, étant donné que les bulles de gaz sont entraînées vers le bas par la circulation de l'eau et peuvent donc séjourner longtemps dans l'eau d'égout. Il est même possible que pendant les périodes de temps où le bassin d'activation est moins chargé, le dispositif de ventilation, prévu au fond du bassin soit déconnecté et que oxygène ne soit apporté que par le dispositif de ventilation en cascade. De ce fait, la dépense en énergie pour le dispositif de ventilation est considérablement réduite. Lotsque le dispositif de circulation est réalisé sous la forme d'un ensemble à hélice dont la vitesse de rotation peut être modifiée et lorsque le bassin est allongé, la circulation nécessaire peut être maintenue de manière simple, en accroissant la vitesse de rotation de l'hélice. Toutefois, il est possible dans plus de prévoir un deuxième dispositif de circulation lorsque le bassin est allongé au-delà de la capacité du rendement de l'ensemble à hélice. La vitesse de circulation de l'eau d'égout est adaptée à la vitesse de l'ascension des bulles de gaz. Lorsque la vitesse de l'ascension est de 20 à 30 cm/sec., une vitesse de circulation de 30 à 60 cm/sec. est avantageuse. Outre la possibilité d'un agrandissement simple, offerte par le bassin d'activation conforme à l'invention et en vue duquel une des deux parois formant les côtés étroits peut être reliée amoviblement au fond du bassin et aux deux parois formant les côtés longitudinaux, la forme rectangulaire est également avantageuse du fait qu'elle permet de prévoir plusieurs bassins les uns à côté des autres, sans intervalle. Il est évident qu'il peuteagir d'autres bassins d'activation ou d'épuration ultérieure. Par exemple, un bassin å eau de pluie peut être relié directement de la même manière. En tenant compte des prix généralement élevés pour le terrain, cet avantage est également appréciable. Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels La fig. 1 est une sotlpe longitudinale d'une première forme d'exécution,avec une ventilation au moyen d'air. La fig. 2 est une vue en plan de la première forme d'exécution. La fig. 3 est une coupe longitudinale d'une deuxième forme d'exécution, avec une ventilation au moyen d'oxygène. La fig. 4 est une coupe longitudinale incomplète d'une troi sième forme d'exécution. La fig. 5 est une vue en plan d'une installation à deux bassins d'activation et un bassin à eau de pluie. Ainsi qu'il ressort de la fig. 2, un bassin d'activation, repéré par 1 dans l'ensemble, d'une installation d'épuration travaillant biologiquement, prEFente une surface de base allongée,rectangulaire et, dans la forme d'exécution représnntée, le bassin est réal: sé,'en béton. Dans le bassin 1, à savoir à approximativement mi-hauteur entre le fond 2 du bassin et le niveau prévu 3 de l'eau d'égout, est disposé un plateau intermédiaire 4 qui est orienté parallèlement au fond du bassin et au niveau de l'eau d'égout.Le plateau intermédiaire 4 s'étend sur toute la largeur du bassin jusqu'aux deux parois 5 et 6 formant les deux côtés longitudinaux et il est supporté par ces dernières.Etant donné que ce plateau intermédiaire n'est pas soumis à des sollicitations notables et qu'il est muni d'un nombre élevé d'ouvertures de passage 7 pour le gaz, il est formé, dans la forme d'exécution représentée, par des plaques perforées en matière synthétique. Ainsi qu'il ressort des figs. 1 et 2, le plateau intermédiaire 4 se termine à écartement des parois 8 et 9 formant les c- tés étroits du bassin, cet écartement correspondant à celui entre le plateau 4 et le fond 2 du bassin. Dans la zone entre le fond 2 du bassin et le plateau interné diaire 4 est prévu, comme dispositif de circulation, un ensemble à hélice 10 dont l'arbre est orienté horizontalement et dans le sens longitudinal du bassin, à savoir que suivant la forme d'exécution r ienteew le dispositif de circulation se situe sans une des moitiés du plateau intermédiaire 4.Cependant, l'ensemble à hélice 10 peut également être disposé au-dessus du plateau intermédiaire 4, ainsi qu'indiqué par les lignes en traits interrompus à la fig. 1, ce qui présente l'avantage qu'il est mieux accessible. Sous l'autre moitié du plateau intermédiaire,à savoir celle se terminant par l'extrémité 4",on prévoit,directement au-dessus du fond 2 du bassin, un dispositif de ventilation 11 qui est réalisé sous la forme d'une grille à tubes, disposée parallèlement au fond du bassin et s'étendant presque sur toute la largeur de ce dernier, les tubes constituant la grille étant munis d'ouvertures pour la sortie de l'air. De tels dispositifs de ventilation sont connus,de manière qu'il soit inutile dé donner d'autres explications. Au-dessus de la zone située entre l'extrémité 4" du plateau intermédiaire et la paroi 9 voisine, est prévue une gouttière de trop-plein 12 disposée à écartement au-dessus du bord supérieur du bassin et qui est chargée de la boue de reflux d'un bassin d'épuration ultérieure et sert comme dispositif de ventilation en cascade. Le sens de débit de l'ensemble à hélice 10 est choisi de manière que l'eau d'égout se trouvant dans le bassin d'activation, circule de droite à gauche# dans la zone comprise entre le fond du bassin et le plateau intermédiaire 4 et de gauche à droite au-dessus du plateau intermédiaire, comme vu à la fig. 1, ce qui fait que la circulation dans la zone sous la gouttière de trop-plein 12 soit inversée vers le bas, alors qu'à l'autre extrémité du bassin elle est inversée vers le haut. Le tracé 13, fermé en soi, indique la circulation dans le bassin d'activation 1. Comme usuel, la vitesse de la circulation est dune valeur telle qu'il ne se forme pas de dépôts de boue. Pour cette raison, les angles inférieurs 14 et 15 des deux faces frontales du bassin sont arrondis. Lorsque de l'air est amené à l'eau d'égout au moyen du dispositif de ventilation 11, les bulles d'air sont entraînées par la circulation, de manière qu'elles suivent une voie inclinée, ainsi qu'indiqué par exemple par la voie 16, jusqu'au moment où elles atteignent le plateau intermédiaire 4. L'air peut traverser le plateau intermédiaire 4, en raison des ouvertures de passage 7 de ce dernier. Après que les bulles d'air aient quitté les ouvertures de passage 7, elles suivent une voie inclinée dans le sens opposé, ainsi qu'indiqué par exemple par la voie 17. Une partie des bulles d'air se rapprochant à partir du bas du plateau intermédiaire, est généralement entraînée jusqu'à l'extrémité 4" où la circulation est inversée du bas en haut et suit ensuite une voie telle qu'indiquée par la ligne 18. Dans ce bassin d'activation, l'apport d'oxygène est très élevé en comparaison à la dépense en énergie nécessaire pour le dispositif de ventilation 11. La boue de reflux, tombant de la gouttière de trop-plein 12 dans le bassin dans la zone comprise entre l'extrémité 4" du pla teau intermédiaire 4 et la paroi 9 du bassin d'activation l,engendre, à la manière d'une cascade, une ventilation de l'eau d'égout, l'apport d'oxygène étant particulièrement bon en ce sens que les bulles d'air introduites sont entraînées vers le bas par la circu lation et qu'il en découle un temps de séjour relativement élevé des bulles d'air dans l'eau d'égout. Les tourbillonnements se formant éventuellement à l'endroit de la paroi 9, favorisent la venti lation dans cette zone, en raison de la circulation du haut en bas de l'eau d'égout. Pendant les périodes de temps où la charge du bassin d'activation n'est que faible, le dispositif de ventilation 11 peut donc être déconnecté. La forme d'exécution représentée à la fig 3 diffère de celle représentée aux figs. 1 et 2 du fait que le dispositif de ven tilation 11 est relié à une source d'oxygène 19 qui n'est pas repré sentée en détail. Le bassin d'activation est muni d'un recouvrement 20 qui porte des conduits d'aspiration 21 et 22. Le conduit 22 est relié par une soufflerie 23 au dispositif de ventilation ll. L'oxygène qui s'accumule sous le recouv sement 20 est partiellement éliminé par le conduit d'aspiration 21 et est remplacé par de l'oxygène venant de la source d'oxygène 19.L'autre partie est aspirée par le conduit 22 et, à l'aide de la soufflerie 23,elle est à nouveau pressée dans le dispositif de ventilation 11. De ce fait, on obtient l'exploitation la plus avantageuse de l'oxygène. Il est évident que des variantes du type de travail décrit ci-dessus sont possibles. Par exemple, le conduit d'aspiration 21 peut être fermé. A la place d'oxygène pur, on peut apporter un mélange d'air et d'oxygène. A la place d'un traitement de l'eau d'égout, il est possible de prévoir une stabilisation aérobique de la boue primaire et de la boue secondaire. La forme d'exécution représentée à la fig. 4 nè se caractérise , par rapport aux formes d'exécution suivant les figs.l à 3, que du fait que la paroi 109, correspondant à la paroi 9 du bassin d'activation des figs. 1 à 3, à savoir l'une des deux parois frontales, s'applique, en intercalant un joint en matière synthétique 120, contre le fond 102 du bassin et contre les deux parois latérales et est pressée,au moyen d'écrous et de boulons 121 qui sont bétonnés dans le fond du bassin et dans les parois latérales, d'une manière étanche à l'eau contre ces derniers. Une telle réalisation de l'une des parois frontales permet d'allonger le bassin d'activation sans aucune difficulté.Ceci représente une grande importance dans ce sens qu'au fur et à mesure que la quantité d'eau d'égout à traiter cotit le bassin d'activation peut être toujours adapté à cette quantité de l'eau d'égout, ce qui a son importance en vue d'un travail économique de l'installation d'épuration. Par exemple, le bassin d'activation 101 peut être allongé d'abord du tronçon 122, pour être allongé ultérieurement du tronçon plus grand 123. Il est évident que dans le cas d'un allongement du bassin d'activation,le plateau intermédiaire 104 doit également être allongé, ce qui est cependant également possible sans plus lorsque, suivant les formes d'exécution des figs. 1 à 3, ce plateau est formé par des plaques perforées en matière synthétique qui sont soutenues par les côtés longitudinaux du bassin.L'ensemble à hélice non représenté est exécuté de manière que sa vitesse de rotation puisse être modifiée.De ce fait, lors d'un allongement du bassin, la vitesse de la circulation de l'eau d'égout du bassin peut être maintenue, d'une manière simple, à la valeur initiale en accroissant la vitesse de rotation de l'ensemble à hélice. De la fig. 5, il ressort que la forme rectangulaire du bassin d'activation permet de disposer plusieurs bassins directement les uns à côté des autres sans inte#rvalle, ce qui constitue une économie de place considérable. Dans la forme d'exécution représen tée à la fig. 5, deux bassins d'activation 201 de dimensions identiques et-réalisée conformément au bassin d'activation 1 des formes d'exécution des figs. 1 à 3, sont disposés l'un à côté de l'autre, de man iere que leurs côtés longitudinaux soient appliques l'un contre l'autre. En outre, au côté longitudinal libre de l'un des bassins d'activation 201 peut être relié un bassin 224, également rectangulaire, qui est réalisé comme bassin à eau de pluie. Il est évident quril est possible d'y raccorder d'autres bassins, et ce, également dans d'autres dimensions. REVENDICATIONS 1. Bassin d'activation à surface de base essentiellement rectangulaire et destiné aux installations d'épuration pour l'épu- ration biologique de l'eau d'égout ou la stabilisation aérobique de la boue primaire et de la boue secondaire, bassin qui comprend au moins un dispositif de ventilation prévu à proximité du fond du bassin; au moins un plateau intermédiaire disposé entre le fond du bassin et le niveau prévu de l'eau d'égout, s'étendant sur toute la largeur du bassin et se terminant aux deux côtés étroits à un écartement des parois formant les côtés étroits et qui correspond à l'écartement entre le fond du bassin et le plateau, et un dispositif de circulation qui provoque une circulation dans les sens opposés de l'eau d'égout au-dessus et en-dessous du plateau intermédiaire, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire est muni d'ouvertures de passage pour le gaz. 2. Bassin d'activation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de ventilation est relié à une source d'oxygène. 3. Bassin d'activation suivant la revendication 2,caractérisé en ce qu'il est muni d'un recouvrement qui porte des conduits d'aspiration. 4. Bassin d'activation suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un des conduits d'aspiration est relié au dispositif de ventilation parj ntermédiaire d'une soufflerie. 5. Bassin d'activation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'extrémité du bassin où la circulation de l'eau est inversée du haut en bas, on prévoit un dispositif de ventilation en cascade formant l'admission de la boue de reflux. 6. Bassin d'activation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de ventilation est disposé sous la zone de la première moitié du plateau intermédiaire qui se termine par l'extrémité où le sens de la circulation de l'eau est inversé du haut vers le bas. 7. Bassin d'activation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de circulation est réalisé sous la forme d'un ensemble à hélice dont la vitesse de rotation peut entre modifiée. 8. Bassin d'activation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une des deux parois formant les côtés étroits du bassin est amoviblement reliée au fond du bassin et aux deux parois formant les deux côtés longitudinaux.