Brevet FR2240193A1 — publié le 19750307

L'invention se rapporte à l'épuration des eaux usées et résiduaires et, en particulier, mais non exclusivement, des lisiers de porcs. Les procédés connus d'épuration des eaux usées (épandage et procédés biologiques, par exemple) sont trop onéreux et longs à mettre en oeuvre pour fournir une solution adéquate à divers problèmes d'épuration. L'invention a pour objet un procédé qui conjugue la séparation, par flottation, de l'eau et des solides en suspension à la réduction des matières organiques par oxygénation. La technique connue de flottation, qui consiste à introduire dans l'eau à traiter des bulles de gaz qui font monter à la surface les particules solides en suspension ne permet pas d'aboutir à une eau régénérée ayant les propriétés physico-chimi ques et organoleptiques exigées. La réduction parachève ltépurae tion en éliminant les matières organiques en solution. Suivant l'invention, les deux opérations sont, au moins partiellement, simultanées, l'operation de flottation étant conduite dans une enceinte où règne une surpression d'air et dans laquelle l'eau à traiter parcourt un trajet sinueux et subit un contact prolongé avec les bulles de gaz oxydant. Selon un mode d'exécution préféré, la réduction est parachevée en soumettant l'eau presque complètement epurée à l'action d'un flux d'air. L'invention a encore pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé susvisé, comportant une pluralité de cellules de flottation et caractérisé en ce que lesdites cellules sont constituées par des compartiments d'un caisson étanche allongé, comportant à une extrémité, d'une part une conduite inférieure d'admission de l'eau à traiter, d'autre part un système supérieur d'extraction d'air et une conduite intermédiaire d'évacuationdes particules en flottation et, à l'autre extrémité, un système supé- rieur d'introduction d'air sous pression et-un système intermedi aire d'évacuation de liteau épurée, chaque cellule comportant au moins deux compartiments superposés et deux cellules au moins étant juxtaposées, mais séparées par un intervalle étroit, les compartiments de chaque-cellule étant délimités par des cloisons horizontales incisées chacune d'une ouverture à une extrémité, ces ouvertures étant alternées d'une cloison à la suivante pour forer une chicane, la disposition des compartiments étant telle que l'eau à traiter suit un trajet sinueux ascendant dans chaque cellule et redescend dans l'intervalle entre cette cellule et la cellule suivante pour pénétrer dans la cellule suivante, des moyens étant prévus pour régler le flux d'air allant du système d'introduction au système d'extraction et le répartir à la sural ce du liquide contenu dans les cellules pour assurer, par soufflage, l'évacuation des particules en flottation. De préférence, des moyens sont prévus pour recycler une partie du liquide contenu dans l'un des compartiments (avantageusement le compartiment central inferieur) en l'amenant à la conduite d'admission où elle se mélange à l'effluent. D'autres particularités, ainsi que les avantages de ltinvention apparattront plus clairement à la lumière de la description ci-après. La figure unique du dessin annexé représente sohemati- quement, à titre d'exemple non limitatif, un appareil d'épuration comportant deux cellules à deux compartiments. On voit que l'appareil se présente sous la forme d'un caisson parallélépipédique étanche 1, dans lequel des cloisons horizontales 2 à 5 et des cloisons verticales 6 à 9 délimitent quatre compartiments occupant chacun toute la largeur du caisson. A titre d'exemple, le caisson peut avoir 2 m de long, 25 cm de large et 90 cm de haut. Les effluents sont admis par une conduite inférieure 10 et suivent le trajet sinueux indiqué par les flèches, jusqu'a la base d'un dernier compartiment 30 formant bac de repos, c'est-a- dire ne contenant pas de système générateur de bulles. Les systèmes générateurs de bulles placés dans les quaw tre compartiments de flottation n'ont pas été figurés. Ils sont avantageusement constitués, de façon connue en soi, par des élec- trodes liées à une source de courant. Des moyens connus, non figurés, permettent de maintenir constant le niveau N du liquide dans le caisson. On voit que ce niveau affleure au-dessus des cloisons 6 et 8, mais reste endessous du bord supérieur surélevé des cloisons 7 et 9, de façon que le liquide puisse descendre dans l'intervalle entre deux cellules. Des ouvertures 11 à 14 occupant toute la largeur des cloisons correspondantes sont alternées de façon à permettre le passage en chicane du flux ascendant. L'expérience a montré que les ouvertures inférieures ll et 13, pour un bon fonctionnement de l'appareilt sont avantageusement plus étroites que les ouver turnes supérieures 12 et 14 (par exemple, 4 cm contre 12 cm), les compartiments ayant 70 cm de long). Le flux descendant dans l'intervalle- entre deux #eIlu- les passe à la cellule suivante ou au bac de repos par des ouvertures 15-16 réalisées en arrêtant les cloisons respectives 7 et 9 un peu au-dessus du fond du caisson. Une soufflerie 17 engendre un flux d'air dont une partie pénètre dans la partie du caisson non remplie de liquide, à travers l'orifice 18 d'un distributeur à guillotine et suit, à la surface du liquide, le trajet indiqué par les flèches. Des volets 19-20-21 d'inclinaison réglable par pivotement autour de leur axe d'articulation sur le couvercle du caisson, permettent de modifier la répartition de ce flux, dont la manoeuvre de la guillotine 22 permet de régler le débit. L'orifice 18 règne sur toute la largeur du caisson. Un extracteur 23 assure la circulation et l'evacuation du flux d'air, tandis qu'une canalisation 24 assure l'évacuation des particules en flottation. Une autre partie de l'air introduite dans le caisson par la soufflerie est dirigée vers un diffuseur 25 dont l'orifice d'entrée est au niveau N, de façon à permettre le mélange de l'air avec le liquide contenu dans le bac de repos. Le liquide sort du distributeur par une conduite 26, tandis que l'air en sort par une conduite 27. Une canalisation de vidange 28 est prévue à la partie inférieure du bac de repos. Une vanne, non figurée, permet+ soit d'effectuer la vidange, soit d'introduire de liteau qui circulera dans le caisson, en sens inverse du flux normal du liquide à traiter, pour effectuer un lavage du caisson. Une partie du liquide contenu dans le compartiment central inférieur est recyclée au moyen d'une pompe 31 comportant une prise d'air 32. Cette pompe amène le liquide prélevé à la conduite d'admission 10 où il se mélange avec I'effluent, ce qui a pour effet d'amorcer les réactions. Le fonctionnement de l'appareil est basé sur la conjugaison du procédé connu de flottation avec une réduction des matières organiques contenues dans le liquide à traiter. Cette ré~ duction s'effectue, d'une part le long du trajet sinueux suivi par le flux liquide dans les compartiments de flottations d'autre part, dans le diffuseur 25. Dans chaque cellules le flux liquide est entrain' vers le haut à travers les ouvertures, convenablement calibrées des cloisons horizontales disposées en chicane et il redescend par effet de siphon, dans l'intervalle étroit ménagé entre deux cel lules, tandis qu'une certaine surpression d'air est maintenue à la surface du liquide. Grace à l'ensemble de ces mesures, on évite la turvulence excessive due à la formation de bulles gazeuses par électrolyse et lton obtient un contact prolongé entre les bulles oxydantes et les matières à réduire. L'expérience montre, que si l'ouverture des cloisons inférieures est trop grandes il y a formation excessive de mousses, tandis que, si l'ouverture des cloisons inférieures est trop petite, il y a risque de jaillissement du liquide à travers la couche F en flottation. L'évacuation des matières en flottation par soufflage s'effectue convenablement grâce au fait que toute turbulence intempestive est évitée comme on vient de l'indiquer. Le réglage de l'inclinaison des volets 19 à 21 se fait en tenant compte du type d'effluent à traiter. Un courant d'air ascendant s'établit, à travers la matière qui descend dans la canalisation 24, par la cheminée qui contient ltextracteur 23 et qui est raccordé à ladite canalisation. Une certaine quantité d'eau contenue dans cette matière se trouve ainsi éliminée. Le réglage du débit de l'air de soufflage des éléments en flottation peut s'effectuer, non seulement en agissant sur la guillotine 18, mais aussi en modifiant la vitesse d'entratnement du ventilateur 17. Il peut même être avantageux de prévoir un organe re- partiteur des deux flux dirigés respectivement vers l'orifice 18 du distributeur et vers le diffuseur 25, ou un organe de réglage de ce dernier flux, afin de rendre l'oxydation effectuée dans le diffuseur plus ou moins énergique1 en fonction du type d'effluent à traiter. Le tiroir 29 dans lequel se déplace la guillotine 18 descend avantageusement au moins jusqu'a mi-hauteur de la couche liquide pour empêcher le flux de soufflage de passer en partie en-dessous du distributeur et de provoquer ainsi un bouillonnement intempestif. En pratique, ltépuration de l'effluent s'effectue principalement dans la première cellule. Le liquide arrivant dans le bac de repos se décante dans celui-ci, mais reste légèrement trouble, le diffuseur 25 parachevant sa purification et le refroidissant. Une surpression d'air s'établit dans la cloche parallélépipédique formée par la paroi extreme de gauche du caisson et la paroi opposée du distributeur. De préférence, le diffuseur 25 est placé à l'intérieur de cette cloche. il n'a été figuré à ltextérieur du caisson que pour faciliter l'exécution du schéma. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration des eaux usées, caractérisé en ce qu'il conjugue la séparation, par flottation, de l'eau et des solides en suspension à la réduction des matières organiques par oxyde' nation. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux opérations sont, au moins partiellement, simultanées, ltopé ration de flottation étant conduite dans une enceinte où règne une surpression d'air et dans laquelle l'eau à traiter parcourt un trajet sinueux et subit un contact prolongé avec les bulles de gaz oxydant. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réduction est parachevée en soumettant l'eau presque complètement épurée à l'action d'un flux d'air. 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, comportant une pluralité de cellules de flottation et caractérisé en ce que lesdites cellules sont constituées par des compartiments d'un caisson étanche allongé, comportant à une extrémité d'une part, une conduite inférieure d'admission de liteau à traiter, d'autre part, un système supérieur d'extraction d'air et une conduite intermédiaire d'évacuationdes particules en flottation et, à l'autre extrémité, un système supérieur d'introduction d'air sous pression et un système intermédiaire d'évacuation de l'eau épurée, chaque cellule comportant au moins deux compati ments superposés et deux cellules au moins étant juxtaposées, mais séparées par un intervalle étroit, les compartiments de chaque cellule étant délimités par des cloisons horizontales incisées chacune d'une ouverture à une extrémité, ces ouvertures étant alternées d'une cloison à la suivante pour former une chicane, la disposition des compartiments étant telle que l'eau à traiter suit un trajet sinueux ascendant dans chaque cellule et redescend dans l'intervalle entre cette cellule et la cellule suivante pour pénétrer dans la cellule suivante, des moyens étant prévus pour régler le flux d'air allant du système d'introduction au système d'extraction et le répartir à la surface du liquide contenu dans les cellules pour assurer, par soufflage, l'évacuation des particules en flottation. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage du flux d'air comprennent un distributeur à guillotine, et lesdits moyens de répartition comprennent des volets reglables en inclinaison disposés au-dessus du niveau liquide. 6. Appareil selon la-revendication 4, caractérisé en ce que le système d'extraction d'air et la conduite d'évacuation des particules en flottation sont raccordés et agencés pour permettre le passage d'un flux d'air ascendant vers le système d'extraction d'air à travers les particules contenues dans la conduite d'évaw cuation. 7. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par un organe diffuseur où s'#effectue le mélange de l'eau déjà épurée par les cellules avec une partie du flux d'air introduit dans le caisson. 8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par un bac de repos placé à l'extrémité du trajet de l'eau traitée par les cellules de flottation, l'organe diffuseur étant disposé de façon à recevoir l'eau contenue dans ledit bac. 9. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par un régu lateur maintenant constant le niveau du liquide dans le caisson. 10. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par des moyens de recycler une partie du liquide contenu dans l'non des compartiments, en l'amenant à la conduite d'admission.