Brevet FR2223314A1 — publié le 19741025

La présente invention a trait à des perfectionnements apportés aux stations d'épuration des eaux usées et plus particulièrement à celles du type biologique. On connaît des stations d'épuration du genre en question mais le traitement est souvent insuffisant pour que les eaux épurées puissent être envoyées directement par exemple dans une rivière. L'un des objets de la présente invention consiste à établir une station d'épuration dans laquelle on oxyde les eaux usées de manière telle qu'il se développe une faune bactérienne aérobie permettant la dégradation rapide des matières organiques contenues dans ces eaux dès que le processus d'oxydation est amorcé. Grâce à ce traitement, les déchets organiques sont oxygénés de telle sorte que leur densité devient inférieure à 0,98 et qu'en conséquence ils ont tendance à remonter vers la surface des eaux en cours de traitement ctest-à-dire à constituer un floculat léger. En outre, la filtration des eaux usées se fait non pas sur un filtre ou des diatomés, mais sur leurs propres boues activées c'està-dire leurs résidus oxydés par l'air. D'autres objets de la présente invention apparaîtront clairement dans la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer La figure unique du dessin est une coupe longitudinale d' une station d'épuration suivant l'invention. La station d'épuration représentée sur la figure unique, est essentiellement composée d'une cuve cylindrique 1 pourvue d'une partie supérieure la de forme rectangulaire divisée en trois compartiments 2, 3, 4 fermés chacun par une écoutille ouvrante 5, 6, 7 réalisée sous la forme d'une calotte sphérique d matière translucide. Comme le montre bien le dessin, la cuve est enterrée de manière que seule sa partie la se trouve au-dessus du niveau du sol. La cuve 1 est pourvue d'une séparation 8 qui détermine dans celle-ci deux chambres 9 et 10. Ces chambres communiquent avec la partie la de la cuve 1 par des ouvertures respectivement 9a et lOa. Une canalisation il d'amenée des eaux usées arrive dans la partie la de la cuve 1 à une position qu'on décrira mieux plus loin tandis que la chambre 10 comporte un trop plein 12 et un conduit d'évacuation 13. On a placé dans la chambre 9 un compresseur d'air 14 entraîne par un moteur électrique, non représenté, et dont la tuyauterie de refoulement 15 débouche dans un réservoir tampon 16 après avoir traversé un déshuileur 17. Le réservoir 16 est relié à un tube ver tical 18 à partir duquel partent trois rampes 19, 20, 21 orientées horizontalement et qui s'étendent dans la chambre 10. Chaque rampe comporte un certain nombre de gicleurs 22 à travers lesquels l'air sous pression produit par le compresseur s'échappe dans la chambre considérée si l'on ouvre des vannes appropriées. La tuyauterie d'aspiration 23 du compresseur 14 .est reliée à une vanne à trois voies 24 pour des raisons qu'on expliquera mieux plus loin, l'une des sorties de cette vanne étant reliée à l'air libre. Une cloison 25 est placée transversalement dans la chambre 10 pratiquement au niveau de la jonction du fond lb de la cuve 1 situé à ltopposé de la chambre 9 et de la virole de cette cuve, sa hauteur étant inférieure au diamètre de ladite virole de manière à former un passage 26 au-dessus de son arête. La cloison 25 dé termine un compartiment 27 avec le fond lb de la cuve 1. Une paroi 28 est disposée parallèlement à la cloison 25 dans la chambre 10 pour former un compartiment 29 avec la séparation 8. Un tube 30 est placé horizontalement dans la chambre 10, son origine 30a étant située dans le compartiment 27. Ce tube traverse la séparation 8, puis il entre dans la chambre 9 dans laquelle il s'étend verticalement pour revenir dans la partie haute du compar timent 29 où son débouché est orienté en direction du bas. Le tube 30 est pourvu de trois hydroéjecteurs 31 convenablement reliés au tube 18 et qui constituent trompes à air propres à véhiculer l'eau contenue dans le compartiment 27 en direction de celui 29. Un panier 32 est associé à la partie supérieure de la paroi 28, le débouché de la canalisation d'arrivée Il des eaux usées étant situé au-dessus de l'ouverture de ce panier. Entre la cloison 25 et le fond lb on place une grille vertica le 33 à mailles fines qui détermine avec ladite cloison un espace 34 dans lequel plonge un tuyau perforé 35 dont une partie au moins est prévue souple et qui est relié à un sac 36 de tissu disposé dans une enveloppe étanche 37 placée dans le compartiment 4. Cette enveloppe 37 est reliée par un tube 38 à la vanne à trois voies 24, un extracteur d'eau 39 étant inséré sur ce tube. Le fonctionnement est le suivant Les eaux usées arrivant par la canalisation il tombent directe ment dans le panier 32 dont la dimension des mailles est calculée de manière à retenir toutes les impuretés solides. Comme il va de soi, le panier 32 est périodiquement retiré de la station d > épura- tion aux fins de nettoyage. Les eaux usées remplissent donc le premier compartiment 29 jusqu'à ce que leur niveau atteigne l'arête supérieure 28a de la paroi 28. Elles se déversent alors dans Ia chambre 10. On notera que cette arête 28a se trouve en dessous de celle 25a de la cloison 25. Le compresseur 14 étant mis en route, on introduit de l'air déshuilé dans cette chambre 10 par l'intermédiaire des rampes 19, 20, 21 et de leurs gicleurs 22. Cet air provoque le brassage des éléments en suspension tout en permettant une bonne répartition de l'oxygène dans tout le volume de la chambre 10. La réaction d'oxydation des eaux usées donne comme cela est bien connu, une chute de la demande biologique en oxygène et qu'on appelle communément D.B.O. Les eaux usées contiennent des germes aérobies et anaérobies se transformant par oxydation en flocons qui surnagent pour constituer-un I,floculatTI léger dont la densité est inférieure à 0,98. Par suite de l'arrivée constante d'eaux usées, la chambre 10 se remplit, puis ces eaux s'écoulent par le passage 26 dans le second compartiment 27. Le t'floculattf léger est arrêté par la grille 33 et se dépose petit à petit sous forme de boue dans l'espace 34. Le passage des eaux de la chambre 10 dans le second compartiment 27 provoque un tassement du "floculat" qui, se présentant sous la forme d'une éponge organique, libère l'oxygène molléculaire naissant qu'il renferme. L'eau filtrée présente donc une valeur de réactivité de très grande importance (loi VAN T'HOFF). L'eau recyclée à travers le tube 30 est donc une eau suroxygénée, dont le déversement dans le premier compartiment 29 par l'in termédiaire du tube 30 provoque le déclenchement du processus d'oxydation dès l'arrivée des eaux usées dans la station. Ce déclenchement prématuré entraîne bien entendu une accélération considérable de l'épuration de telle sorte que la station ainsi réalisée comporte un rendement particulièrement élevé. On notera que l'excédent d'oxygène entraîne, outre la dissocia tion biologique, une certaine oxydation du fer contenu dans les eaux usées de sorte que ce dernier se présente alors sous forme ferrique (fie 3+) Cette réaction simple contribue de façon indiscu table à augmenter la précipitation des phosphates dans le "Elocu- lat" léger. Le produit récupéré dans le sac 36 par aspiration du "floculat" constitue donc un engrais de bonne qualité. Pour procéder à la récupération précitée, il suffit d'abord de manoeuvrer la vanne 24 de manière que la tuyauterie d'aspiration 23 soit réunie au tube 38 au lieu d'être comme en cours de fonctionnement mise à l'air libre, puis de mettre en route le compresseur dont l'aspiration va provoquer le pompage des boues formées à partir du floculat par l'intermédiaire de la tuyauterie 35, ces boues se déposent dans le sac 36 tandis que l'eau est récupérée dans l'extracteur 39. On a ainsi réalisé une station d'épuration biologique susceptible de traiter des eaux usées suivant les normes en vigueur sans qu'aucune odeur ne se dégage de sorte qu'elle peut être installée à proximité des habitations. En outre l'entretien d'une telle station est réduit à sa plus simple expression, les seules interventions à envisager étant l'ex- traction du panier 32 et le pompage des boues contenues dans l'espace 34. On notera de plus que l'eau traitée par la station considérée sort sans que son Ph et sa température ne soient modifiés de telle sorte qu'elle peut être déversée directement dans toutes les rivières Il est à remarquer que les calottes des écoutilles 6 et 7 sont situées au-dessus de la chambre 30 de manière à permettre l'entrée dans celle-ci des rayons ultra-violets émis par le soleil. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier, et comme il va de soi, une telle station peut être utilisée à la sortie d'installations de traitement chimique d'eaux industrielles. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé d'épuration biologique des eaux usées, caractérisé en ce qu'il consiste d'abord à injecter de l'oxygène dans ces eaux de manière à en oxyder les éléments organiques pour provoquer la diminution de leur poids volumique afin qu'ils surnagent et se transforment en un floculat léger de densité inférieure à 0,98, à recueillir ensuite ce "floculat" léger en vue de constituer une masse de boues oxygénées, puis à faire passer les eaux à travers ces boues de façon à obtenir une eau filtrée et suroxygénée par libération de l'oxygène molléculaire naissant contenu dans ces boues tandis qu'une partie de cette eau suroxygénée est recyclée en continu pour l'amener au voisinage de l'arrivée des eaux usées afin d'activer le déclenchement du processus d'oxydation des déchets. 2. Station d'épuration permettant la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce quielle comprend en combinaison un premier compartiment dans lequel les eaux usées arrivent, une chambre d'oxydation communiquant avec le premier compartiment et pourvue de moyens d'oxygéner les eaux usées, un second compartiment qui communique avec la chambre précitée et dans lequel on prévoit des moyens pour collecter les déchets en vue de former une masse de boues activées, ledit compartiment étant relié également à l'extérieur pour permettre l'écoulement de l'eau épurée, des moyens propres à recycler une partie de l'eau épurée vers le premier compartiment, et un dispositif de récupération des boues activées. -3. Station suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d'oxygéner les eaux usées dans la chambre d'oxydation sont constitués par des rampes munies de gicleurs et alimentées en air sous pression. 4. Station suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de collecter les déchets sont constitués par une grille qui est disposée sur toute la section du second compartiment en aval du passage entre la chambre d'oxydation et ce compartiment. 5. Station suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens propres à recycler une partie de l'eau urée--sont réa lisés sous la forme d'un tube dont l'une extrémités est située dans le second compartimen ç tandS que son extrémité se trouve dans le premitiment, ce tube étant muni d'au moins un hydroéjecteur alimenté en air comprimé et qui constitue trompe à eau. 6. Station suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu' une tuyauterie comportant des trous latéraux plonge dans l'espace où sont collectées les boues activées, cette tuyauterie étant reliée à un sac de tissu renfermé par une enveloppe réunie à une source de dépression par l'intermédiaire d'un séparateur d'eau. 7. Station suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la source de dépression est constituée par la canalisation d'aspiration du compresseur, une vanne à trois voies étant prévue sur cette dernière pour la mettre en communication soit avec l'extérieur soit avec l'enveloppe. 8. Station suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'air refoulé par le compresseur est déshuilé. 9. Station suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu' au moins une calotte en matière translucide est disposée au-dessus de la chambre d'oxydation de manière à permettre l'entrée des rayons ultra-violets dans cette dernière. 10. Station suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les eaux usées passent dans un panier grillagé avant de pénétrer dans le premier compartiment. 11. Station suivant la revendication 10, caractérisée en ce que l'arête supérieure de la cloison qui sépare la chambre d'oxydation et le second compartiment est située à un niveau supérieur à celui de l'arête de la paroi séparant ladite chambre du premier compartiment de la cuve.