Brevet FR2240190A1 — publié le 19750307

La présente invention a pour objet un support d'éléments bactériens pour l'épuration biologique des eaux polluées. D'une manière générale, ce processus d'éruration, dont l'importance et l'intérêt ne font que croftre, s'effectue en favorisant le développement des microorganismes qui, par l'intermédiaire de l'oxygène de flair, assimilent et dégradent par adsorption les impuretés organiques contenues dans les eaux polluées. Pour obtenir ce résultats deux procédés principaux sont actuellement mis en oeuvre - celui qui fait appel aux "boues activées't, et dans lequel on traite l'eau à épurer en créant en son sein une masse biologique floculée, alimentée en oxygène par apport mécanique d'air et dont le renouvellement est contrôlé par recyclage d'une partie de la masse biologique, - celui au cours duquel on forme des lits bactériens en faisant se développer, à la surface de matériaux inertes arrosés par l'eau à traiter, un film de bactéries alimenté en oxygène ambiant. Les installations pour la pratique de ce procédé comportent des matériaux-supports, soit fixes, soit mobiles, et, dans ce dernier cas, ces matériaux sont souvent agencés en forme de disques ou de tambours, tournant autour d'un axe, et successivement immergés dans l'eau à épurer où ils se chargent de liquide à leur surface, puis ensuite émergés, de manière que le liquide ruisselle en films et s'aère au contact de l'oxygène de l'air, pour favoriser le processus biologique aérobie. L 'efficacité d'un tel appareillage est d'autant plus grande, toutes choses égales par ailleurs, que la surface de contact est plus importante et on a proposé de nombreux artifices pour augmenter cette surface : c'est ainsi notamment qu'on a prévu des tambours avec des pales hélicotdales ou en spirales (USP 2 559 704 - BF I 487 668 - BF 2 006 831 - Brevet Danois 116 859), des tambours creux garnis d'anneaux Raschig (USP 3 540 589), des disques pourvus d'aspérités anorganiques (BF 2 021 404) ou de tubes (BF 70 29 941).D'ailleurs, dans toutes ces installations, le courant de circulation du liquide à épurer se fait suivant une direction d'ensemble parallèle à l'axe du disque du tambour Pour des questions d'efficacité des installations, il est cependant souvent recommandé que le sens général de circulation des eaux à traiter soit situé suivant une direction orthogonale à l'axe des disques. Certes, cette disposition est en soi déjà connue : c'est ainsi, par exemple, que dans le USP 3 335 081, il est décrit des supports constitués par des disques plans en matières plastiques, éventuellement poreux, montés coaxialement sur un ou deux arbres perpendiculaires à la direction globale d'a van cernent du liquide dans le bac le contenant. C'est ainsi également que, selon le BF 1 538 748, il est préconisé une sucession de trois cylindres composés de plaques de lits bactériens en forme de disques, montés sur un même arbre affleurant la surface du liquide qui se déplace suivant des voies perpendiculaires à cet arbre. Ces constituants des supports bactériens sont successivement immergés et émergés. Mais, jusqu'à présent, dans les installations de ce type, comportant une circulation du liquide transversalement à l'axe des organes tournants, aucune disposition n'a été prise pour accroit-r e sérieusement la surface d'échange des disques. En sorte que le rendement de ces installations mérite d'être sensiblement amélioré. La présente invention concerne des supports d'éléments bactériens du genre en question, présentant des avantages marqués par rapport à ceux existants, en particulier sous le rapport -de l'efficacité. Elle consiste en ce que les supports des éléments bactériens, en forme de disques, sont constitués par au moins un faisceau de tubes contenus substantiellement dans le plan d'un disque et ouverts à leurs extrémités. Il est déjà connu d'utiliser des tubes avec des disques de tambours d'épuration (cf. BF 1 431 895, ainsi que BF 2 012 610 et BF 70 29 941, cités plus haut), mais, comme il résulte- de ce qui a été dit, ces tubes sont orientés dans le sens du courant, ce qui ne permet pas de bénéficier de tous les avantages possibles. De plus, selon le BF 70 29 941, les tubes sont légèrement inclinés par rapport à l'axe de leur support, ce qui conduit à certaines difficultés de construction et de fonctionnement. Par ailleurs, les tubes en question ne sont jamais en position verticale, en tous cas franchement inclinée sur lthorizontale, et cela n'est pas favorable au décrochage du floc bactérien d'avec le support, en sorte que le rendement diminue et que des colmatages d'ensuivent. Au contraire, en utilisant des supports selon l'invention, -on a à la fois - un faible encombrement et une grande surface, - une oxygénation efficace au cours de l'opération d'épuration, sans qu'in terviennent des circuits préférentiels au sein de la masse liquide, - une possibilité dlun auto curage satisfaisant du film bactérien accroché sur le support, lorsqutil s'agit de l'éliminer et de le renouveler. Bien entendu, de nombreuses variantes de réalisation sont faisables avec les supports tels que venant d'être définis et le complément de descrip tion ci-après les fera bien ressortir. On se référera pour cela aux dessins annexés, qui montrent: Fig. 1, Fig. 2 et Fig. 3, en vue de face et partiellement, des supports agencés conformément à lrinvention, suivant trois modes de réalisation ~différents, Fig. 4"semblablement, un secteur d'un tel support agencé suivant un quatrième mode de réalisation1 Fig. 5, de même, deux secteurs d'un autre mode de réalisation d'un support similaire, Fig. 6 et 7, deux coupes axiales de ces deux sections suivant VI-VI et 5 VII de la fig. 5, Fig. 8, en vue de face et partiellement, un secteur d'encore un autre inode de réalisation d'un support établi conformément à l'invention, Fig. 9 et 10, deux coupes axiales possibles d'un tel secteur, faites suivant IX-IX ou X-X de la fig. 8, Fig. ~ 1 un secteur, en vue de face et partiellement, selon un autre mode de réalisation, Fig. 12, enfin, en vue partielle par-dessus, deux supports établis con formément à l'invention. Un support selon l'invention comprend essentiellement des disques 1 constitués par des secteurs d'au plus 1800 dans l'exemple représenté sur les dessins, on a figuré des secteurs d'angle d'ouverture 6001 ce qui donne donc six secteurs pour un disque entier. Chaque secteur 2 (par raison de simplicité, on n'en a représenté qu'un ou deux sur chaque figure) est en polychlorure de vinyle dur ou en polystyrène expansé et comporté un cerise ~métallique 3 et des rayons également métalliques 4 qui assurent llossature de l'ensemble. Si besoin est, des entretoises peuvent être prévues. Un faisceau de tubes 5 est monté dans le plan de chaque secteur, comme montré sur les figures. Ces tubes, ouverts à leurs extrémités, de toute manière désirable, sont en toute matière appropriée pour la bonne marche du procédé d'épuration, par exemple en métal ou en matière plastique (chlorure de polyvinyle, en particulier). Ils sont rigides ou souples, suivant les conditions. On peut les assembler entre eux par collage, soudure, brasure, agrafage, le faisceau étant alors rapporté en quelques points sur le plan de ltossature, ou bien ils sont individuellement tenus contre cette ossature par des moyens analogues. Les tubes 5, de préférence disposés de manière contiglle, sont, soit de forme re#ctiligne comme représenté en fig. 1, soit en forme d'arcs de cercle, concentriques avec les secteurs (fig. 2), soit même à la fois rectilignes et circulaires (fig. 3). Ils peuvent aussi revêtir toute autre forme. Le diamètre et l'épaisseur des tubes 5 varient suivant les conditions opératoires. On peut dire- que pour un disque de 2 m de diamètre, tournant à une vitesse- angulaire de 2 tours / minute, on peut choisir des tubes en polychlorure de vinyle de 2 cm de diamètre et de 0, 1 cm d'épaisseur. Les tubes 5 peuvent avoir leurs extrémités disposées radialement (Fig. 1 et 2), ou bien, comme montré en Fig. 4, ces extrémités peuvent être des sections droites de ces tubes. La longueur des tubes est en général conditionnée par leur forme : suivant des éléments de cordes de# circonférences découpées par les rayons du secteur 2, comme en Fig. 1 et 4, suivant des arcs de cercle délimités par ces mêmes rayons comme en Fig. 3, suivant l'une et l'autre disposition, comme selon Fig. 3. Le faisceau des tubes 5 peut être monté suivant un seul plan, d'un seul côté des rayons-supports 6 des secteurs, ou bien, comme indiqué en Fig. 5, 6 et 7, de part et d'autre de ces rayons-#supports pour un même secteur, ou bien encore, comme il résulte de la coupe Fig. 7, sur une seule face d'un secteur, et sur la face opposée pour le secteur voisin. Il est parfois recommandé, en particulier pour compenser les vitesses linéaires différentes au centre -et à la périphérie, que, comme illustré en Fig. 8 à 10, les tubes d'un même faisceau, n'aient pas le même diamètre, mais bien des diamètres d'autant plus importants qu'ils sont plus éloignés de la périphérie (plus voisins du centre). On peut par exemple choisir trois grosseurs de tubes 5a, 5b, 5c de 1, 1, 5 et 2 cm, respectivement, pour les dimensions indiquées plus haut pour le disque 1. Il peut même arriver, comme reproduit en Fig. 10, que, pour augmelltoe l'efficacfté du traitement dans la zone centrale du disque 1, on juxtapose axialement des tubes en plusieurs épaIsseurs là où ces tubes présentent les plus forts diamètres, soit en 5b et en 5c. De toutes-façons, le disque est monté sur un arbre central 7 qui est orthogonal au mouvement général d'avancement des eaux à épurer et il est bien évident qu'on peut monter plusieurs disques parallèles à un même arbre 7, par #exemple une vingtaine, et plusieurs arbres 7 les uns à côté des autres ou les uns derrière les autres. On agence toutefois avantageusement chaque disque pour que ses différents secteurs constituent des modules indépendants . On voit alors ainsi de suite un des avantages de la présente invention : l'interchangeabilité des secteurs des disques qui permet, à partir .dune série de matériels standards, de disposer de supports bien adaptés aux conditions du processus d'épuration à effectuer, -tenant compte des différents facteurs intervenant: degré, nature et variations de la pollution de liteau, débit du liquide, température de ce même liquide, etc. Une disposition particulièrement recommandable dans les supports selon l'invention, est celle illustrée en Fig. 11, et selon laquelle se trouve dispos-ée, de préférence radialement, en regard des extrémités ouvertes des tubes 5, une nervure 8 qui, tout en jouant le rôle d'éléments de renforcement pour le secteur 2 (en remplacement par exemple des rayons 4), assure l'évacuation du floc bactérien excédentaire issu d'un tube et prévient l'in -tro-duction de ce déchet dans d'autres tubes, en sorte que se trouve maintenu le haut rendement de l'opération d'épuration, avec suppression du colmatage de certains éléments du support. Selon une autre disposition, assez proche de la précédente, et représentée en Fig. 12, on prévoit une nervure 9 qui assure une communication décalée- des extrémités 10 et 11, de part et d'autre de cette nervure 9, des tubes dtun secteur 12 par rapport à celles des tubes du secteur angulaire- ment voisin 13 du support axialement le plus proche, cela de façon à maintenir l'auto curage en cours de fonctionnement, en assurant une meilleure circulation du liquide à épurer dans le récipient où sont logés les supports. Une autre particularité des supports selon l'invention réside en ce que la turbulence des eaux à traiter, dans les récipients où sont immergés partiellement ces supports, est provoquée, et même entretenue, par les orifices ouverts des tubes qui maintiennent l'effet de ratissage du floc excédentaire dans le fond de ces récipients. Il faut dire, également, que,selon la présente invention, l'auto curage des tubes des supports est d'autant mieux assuré qu'au cours de leurs déplacements, les tubes acquièrent progressivement des positions verticales, ce qui est évidemment très favorable à l'élimination, par l'effet de gravité, des flocs bactériens. Enfin, il convient de souligner que, conformément à l'invention, l'air contenu dans un tube subit, au cours de la rotation du disque, une légère compression lors du-début de l'immersion de ce tube, jusqu'à sa verticalité, et au contraire, une faible dépression,depuis cette verticalité jusqu'à son émergence. Ces phénomènes successifs, continuellement reproduits, assurent un renouvellement continuel de l'air dans la totalité des tubes, ce qui est éminement favorable à la bonne oxydation des lits bactériens. Dans tout ce qui précède, on a parle, parce que cela parait le plus avantageux, de faisceaux de tubes substantiellement plans, disposés suivant des secteurs de cercle. Il doit être bien entendu que cette disposition n'est nullement restrictive et que les faisceaux peuvent être disposés suivant d'autres aires, par exemple des segments, des cercles, des ellipses, des polygones réguliers ou non, etc. De tout ce qui précède, il résulte avec évidence que les supports selon l'invention permettent la mise en oeuvre du procédé d'épuration des eaux polluées avec une efficacité singulièrement élevée et dans des conditions particulièrement économiques. REVENDICATIONS 1 - Support d'éléments bactériens pour l'épuration des eaux polluées, en-forme de disque substantiellement circulaire tournant autour dtun axe disposé transversalement par rapport au sens général de circulation des eaux à purifier, vis-à-vis desquelles ce disqu#e est successivement immergé et émergé, caractérisé en ce que-ledit support est constitué par au moins un faisceau de tubes contenus substantiellement dans un plan et ouverts à leurs extrémités. 2 - Support selon revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau est disposé suivant au moins un secteur d'angle d'ouverture au plus égal à 180# 3 - Support selon revendication 19 caractérisé en ce que les tubes sont transversaux par rapport à la bissectrice du secteur. 4 - Support selon revendication 3, caractérisé en ce que les tubes sont rectilignes et symétriques par rapport à la bissectrice du secteur. 5 - Support selon revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tubes sont disposés suivant les cordes du secteur. 6 - Filtre selon revendications 1à 4, caractérisé en ce que les tubes sont disposés suivant des arcs de cercle dans le secteur. 7 - Filtre selon revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tubes sont disposés suivant des cordes pour au moins un des secteurs et pour des arcs de cercle suivant au moins un autre. 8 - Support sein revendication 1, carlactérisé en ce que les tubes zont un diamètre d'autant plus grand qu'ils sontfrapprochés de l'axe du disque. 9 - Support selon revendication 1, caractérisé en ce que, pour partie au moins, les tubes sont disposés sur plusieurs épaisseurs, du moins dans la région voisine de l'axe du disque. 10 - Support selon revendication 1, caractérisé en-ceque alezans de deux faisceaux angulairement contigus de tubes sont- décalés selon la direction axiale. il - Support selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les extrémités des tubes, pour partie au moins, se situent suivant des sections droites. 12 - Support selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les extrémités des tubes, pour partie au moins, et notamment ceux se terminant sur la partie courbe du secteur, se situent suivant des sections obliques tangentes substantiellement à ces parties courbes. 13 - Support selon revendication 1, caractérisé en ce qu'aux débouchés, d'un même côté, des tubes d'un même faisceau, ce dernier comporte un dé flecteur d'évacuation des flocs, disposé radialement. 14 - Support selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une nervure qui assure une communication décalée des extrémités, de part et d'autre de cette nervure, des tubes d'un secteur par rapport à ceux du secteur angulairement voisin du support axialement le plus proche.