Brevet FR2198904A1 — publié le 19740405

L'invention a pour objet un filtre bactérien à chemine ient lent destiné à l'épuration des eaux usées et vannes ayant Abi un traitement préalable dans une fosse septique. I1 est courant de traiter des eaux résiduaires de risons individuelles et de petites collectivités par décantation gestion, ou, liquéfaction dans une fosse septique suivie d'une ?ration biologique par voie bactérienne aérobie. La deuxième tape du traitement est effectuée dans un appareil dit filtre actérien, percolateur ou épurateur bactérien. Il existe différents types d'appareils qu'on classe en deux grandes catégories - les capacités à sortie basse, remplies de matériaux poreux sur lesquels ruissellent en couche mince les effluents liquides. - les épurateurs horizontaux à cheminement lent également garnis de matériaux poreux. Dans tous les cas le principe de l'épuration consiste à oxyder les matières organiques grâce à l'action aérobie des populations bactériennes qui se développent à la surface des matériaux poreux. Le mode d'écoulement est étudié de telle sorte que le temps de séjour du liquide soit suffisamment long pour permettre l'oxydation la plus complète possible. Le filtre bactérien conforme à l'invention a une efficacité notablement améliorée par la longueur du cheminement que subit le liquide à épurer, le dit cheminement étant caractérisé par une circulation hélicoidale dans une série de plateaux empilables, en un système compact, bien aéré, de réalisation simple, et de faible prix de revient.Il est constitué d'un nombre variable d'éléments circulaires standard, comportant chacun un plateau circulaire et un élément de virole circulaire, empilés autour d'un axe central et emboités les uns sur les autres entre un fond et un couvercle circulaires standard, dans lesquels la circulation descendante du liquide à épurer s'effectue selon un sillon hélicoïdal tracé dans chaque plateau d'une manière centrifuge du centre à la périphérie et alternativement d'une manière centripète de la périphérie au centre, l'oxygénation du liquide étant assurée par une canalisation extérieure émergeant au niveau du sol et diffusant l'air à chaque plateau par des éléments de canalisation emboitables dans la canalisation principale. L'épurateur objet de l'invention présente par sa structure les avantages suivants - une importante longueur de parcours relative à la surface des plateaux et au volume de l'appareil, qui est en outre réglable F e acmbre de plateaux superposables en fonction du débit d'effluents à épurer. - une ation complète des matières organiques grâce au système d'aération de l'appareil. - un faible encombrement par la structure compacte des éléments empilables dans une virole. - une grande simplicité de réalisation à partir de tous matériaux légers et même de plastiques. - une installation facile qui, s'ajoutant aux autres avantages rend cet appareil d'un faible prix de revient. La description suivante et les figures illustrent l'invention. La figure 1 représente une vue en élévation de l'épurateur. La figure 3 représente l'épurateur vu de l'extérieur. La figure 4 représente une section droite verticale d'un canal de circulation. Les figures 5 et 6 représentent des sections droites verticale 4'éléments emboitables de canalisation d'aération. L'épurateur est constitué de plateaux circulaires, 20 de fabrication standard placés-les uns au dessus des autres autour d'un axe central et maintenus à une distance convenable les uns des autres par des entretoises, ou par emboitement. Le nombre de plateaux varie en fonction de l'importance du débit des effluents a traiter. Les plateaux, 20 sont contenus dans des éléments de virole cylindrique 9 superposables par emboitement entre un élément inférieur, 10, qui constitue le fond et un élément supérieur, 11, coiffé d'un couvercle 13. L'élément inférieur 10, est composé d'un élément de virole cylindrique, 9,,dans lequel est fixé un plateau identique aux plateaux 20. Il comporte en plus un fond étanche légèrement incliné vers la sortie d'évacuation des eaux épurées, qui se fait par la canalisation, 4, soudée ou emboitée dans l'élément La pente d'inclinaison est comprise entre 0,5 et 2 %. L'aération du plateau contenu dans cet élément se fait par l'orifice, 8, le raccordement à la cheminée d'aération, 5, étant réalisé par l'élément emboitable, 14 représenté fig 5. L'élément supérieur, 11, est salement composé d'un élément de virole cylindrique, 9, qui s'emboite dans l'élément de virole immédiatement inférieur et dans le couvercle 13. Cet élément comporte le premier plateau. L'élément supérieur est un peu plus haut que les autres car, au-dessus du plateau se trouve la conduite d'arrivée des eaux à épurer qui traverse la paroi latérale de la virole où elle est fixée par soudure, ou par tout autre moyen convenable. La conduite,3, distribue l'eau à épurer au centre du premier plateau, 20, grâce à son extrémité coudée vers le bas. Le couvercle 13 représenté sur les figures 1 et 3 est un simple fond cylindrique plat ou bombé dont les bords retombant viennent s'emboiter sur l'élément standard 11. Le couvercle, 13, est surmonté à sa partie centrale d'une conduite, 18, d'évacuation des gaz viciés, qui émerge au-dessus du niveau du sol, lorsque l'appareil est en place. L'évacuation se fait au travers de lumières, représentées par des fentes verticales disposées à la partie supérieure de la conduite. L'ensemble forme un appareil compact de faible encombrement, facile à transporter et à installer puisque sa réalisation industrielle peut-etre envisagée par éléments standard empilables ou emboitables sur place. Chaque plateau comporte un canal spiroïdal tel que le montre la fig. 2. La section du canal spiroïdal a un profil semi-circulaire, triangulaire ou trapézo#dal, en vue de maintenir un rendement d'oxydation constant malgré les variations de débit. Si l'on considère le canal à section semi-circulaire de la figure 4, on constate que lorsque l'augmentation de débit des effluents fait passer le niveau de la veine liquide de, 16 en 17, la surface de contact avec l'air augmente automatiquement et par conséquent il y a augmentation de la diffusion en oxygène. Afin de permettre que la circulation des effluents d'un plateau à l'autre soit alternée du centre vers la périphérie et vice-versa, le canal spiroïdal présente une pente entre ces deux points d'écoulement, qui est comprise entre 0,5 et 2 % et de préférence égale à I %. Le système d'aération de l'appareil comporte une canalisation extérieure, 5, qui émerge au niveau du sol et qui est raccordée à chaque,élément de virole en 6, 7 et 8 par des éléments emboitables en coudes ou en T 14 et 15 représentés dans les figures 4 et 5. La canalisation 5, fait appel d'air, et la circulation d'air est réalisée par tirage naturel. En effet, les réactions d'oxydation étant exothermiques, la température du filtre est en général supérieure à celle de l'air ambiant excepté en été, du moins pendant la journée. Dans ces conditions la circulation de l'air au sein de l'appareil a lieu de bas en haut en période froide, et de haut en bas en période chaude avec inversion possible au début et à la fin de la journée pendant cette période chaude. L'air circule donc de la canalisation 5 aux canalisations 18 et 3, ou vice-versa, en cheminant entre les divers plateaux contenus dans l'appareil. La communication de l'air d'un élément à l'autre se fait par l'intermédiaire des orifices disposés dans chaque plateau, orifices qui permettent l'écoulement du liquide d'un plateau à un autre. Il peut y avoir aussi pour faciliter cette circulation d'air d'autres orifices de communication à l'intérieur des plateaux. Mais ces orifices supplémentaires ne permettent pas au liquide de s'écouler. Comme on peut le voir figure 1, l'effluent venant de la fosse septique, complètement liquéfié, arrive par la canalisation, 3, au centre du plateau supérieur, en 1. Il s'écoule sur ce plateau en suivant le canal en forme de spire, puis quitte le plateau supérieur en, 2, et tombe dans le canal périphérique du plateau situé immédiatement en dessous où il suit un cheminement inverse, de l'extérieur vers le centre, puis tombe dans le canal central du 3éme plateau où le cheminement est identique à celui du premier plateau. L'effluent complètement épuré tombe au fond du bac et sort par la canalisation 4. La conception particulière de la forme du circuit permet d'imprimer au liquide un écoulement circulaire régulier, sans remous et avec une répartition homogène tout au long du trajet. Tout accident de parcours brusque dû par exemple à un changement de direction à 900 C ou à 1800 C est évité. Cela permet une oxygénation constante et régulière de l'effluent tout au long de son trajet. Les plateaux sont réalisés en matière plastique éventuellement armée ou renforcée de fibre d'amiante, de fibre de re, de silice ou autre charge connue telle q chlorure de vinyle, polystyrène, polyéthylène moyenne pression, polyester. sont réalisables en tout autre matériau léger telle que la e d'acier par exemple de prix de revient relativement bas, çonnable rapide#ent et en série, en vue d'obtenir des éléments standard. Selon une variante de l'invention, et en vue améliorer encore l'efficacité de l'oxygénation par une meilleure iffusion on augmente la surface de contact entre le liquide, la lée bactérienne et l'oxygène de l'air en donnant à la surface es canaux de circulation un relief approprié : stries parallèles t/ou perpendiculaires au sens de l'écoulement par exemple. Une autre variante de l'amélioration de l'efficacité d'oxygénation consiste à utiliser à l'intérieur des canaux des léments de garnissage poreux ou caverneux, tels que des petits fragments de brique expansée, des morceaux de quartz, des particules de coke, des particules de polystyrène expansé collées aux parois du canal, par exemple. Tout garnissage permettant d'augmenter la surface d'échange entre les bactéries se développant à l'intérieur des pores, l'oxygène de l'air, et la matière organique à dégrader est favorable. L'appareil conforme à l'invention est par conséquent elativement simple, léger, compact, bien aéré, de faible enccmbrement, de fabrication et, de montage aisés. Il peut être utilisé d'une manière générale pour l'oxydation biologique des matières organiques polluantes contenues dans des effluents préalablement décantés. Ces effluents peuvent être des eaux vannes, des eaux usées domestiques ou industrielles. Enfin l'appareil est adaptable à tout débit d'effluents par le choix du diamètre et du nombre des plateaux intercalés cntre les éléments constituant le fond 10 et l'élément supérieur Il. G 1 ass au nivos sol et dif - élément @lisat@ pa@@. REVENDICATIONS 1 - Filtre bactérien constitué d'un nombre variable d'éléments rlltrants, empilables en un système compact, entre un élément supérieur également emboitable équipé d'une amenée d'etf:-epts à épurer et coiffé d'un couvercle emboitable muni d'une évacuation de gaz viciés, et un élément inférieur emboicazle équipé d'un fond étanche incliné et d'une évacuation d'eaux épurées caractérisé en ce que chaque élément filtrant est constitué d'un élément cylindrique de virole enmoitable, dans lequel est fixé un plateau circulaire a canal hélicoïdal le dit élément de virole étant percé d'au cins un orifice d'aération se raccordant à une colonne d'a#ration principale, et en ce que la circulation du liquide à purifier est descendante et est alternativement d'un pla teau à l'autre centrifuge ou centripète. 2 - Filtre bactérien selon la revendication 1 dans lequel le cheminement du liquide à épurer dans le canal hélicoïdal est assuré alternativement du centre vers la périphérie et vice versa par une pente de 0,5 à 2 % entre les 2 points d'écoulement. 3- Filtre bactérien selon la revendication 1 dans lequel la section du canal de circulation du liquide est semi-circulaire triangulaire ou trapézoidale. 4 - Filtre bactérien selon les revendications 1 et 2 dans lequel la surface intérieure du canal de circulation est munie de reliefs tels que des stries parallèles et/ôu perpendiculaires au sens d'écoulement. 5 - Filtre bactérien selon les revendications 1 à 3 dans lequel le canal de circulation comporte des éléments de garnissage poreux. 6 - Filtre bactérien selon la revendication 1 à 4 réalisé en un matériau plastique éventuellement armé ou chargé tel que chlorure de polyvinyle - polystyrène - polyethylène moyenne pression - polyester. 7 - Filtre bactérien selon les revendications 1 à 4 réalisé en un matériau léger tel qu'un métal, un acier léger, de la telle d'acier. 8 - Filtre bactérien selon les revendications 1 à 4 dont le nombre d'éléments filtrants empilables ente les éléments inférieur et supérieur varie en fonction du débit d'effluents a épurer.