Brevet FR2239427A1 — publié le 19750228

La présente invention est relative à un impulseur-oxygénateur vertical destiné à l'épuration des eaux usées, particulièrement intéressant pour les bassins de grand diamètre. Les dispositifs connus de ce genre se caractérisent par l'implanta tion verticale, au centre d1un bassin circulaire recevant les eaux usées, dtun balai rotatif constitué de rayons et entravé par un moteur. Ces appareils présentent l'inconvénient de ne pas réaliser le balayage de toute la superficie de-s bassins de grand diamètre. Ils ne permettent donc qutune oxygénation imparfaite des eaux usées, ce qui retarde considérablement le processus d'épuration. D'autres dispositifs connus, tels que le chenal d'oxydation où l'eau usée est déplacée dans un chenal annulaire au moyen d'un balai rotatif horizontal immergé en partie, présentent l'inconvénient de nécessiter beaucoup de place et de provoquer un accroissement de la consommation de force motrice par frottement de lteau sur la surface importante du fond et des parois du chenal. La présente invention se propose d'obvier à ces inconvénients en réalisant un impulseur-oxygénateur permettant le balayage de toute la superficie des bassins de grand diamètre, tout en réduisant la consommation de force motrice. Un autre but de ltinvention est de permettre une bonne aération des boues de fond et une périodicité certaine de la remise en suspension des boues, ceci pour- obtenir un maximum d'action des bactéries oxydantes. L'invention se propose également d'assurer un recyclage continu des boues évacuées du décanteur, ainsi que de détruire les mousses et nettoyer en permanence la surface du décanteur. Enfin ltimpulseur#oxygénateur selon l'invention assure une bonne répartition constante de l'eau usée dans le bassin et permet d'éviter que l'eau ne soit entraidée sous la forme d'un seul courant transporteur annu laire qui n'assurerait pas le brassage continu indispensable. Pour parvenir à ces résultats, le procédé d'épuration selon l#vention consiste à rendre solidaires ltaspiration et l'åération des eaux usées par canalisation de l'effet de pompage de ltimpulseur, de manière à pouvoir adapter ltoxygénation à la nature de lteffluent. Il va consister également à utiliser le montage centré de l'impulser pour placer un décanteur central dans le bassin d'épuration et obtenir le déplacement circulaire de l'impulseur par la seule réaction du refoulement de l'eau en surface. Par ailleurs, selon ce procédé, l'arrivée des eaux est prévue au-dessus de l'impulseur de manière à assurer leur répartition constante et leur brassage dans la zone d'oxygénation maximum. Ledit procédé va consister enfin à utiliser le mouvement circulaire du bras support de ltimpulseur pour entraider un dispositif de raclage du fond et de la surface du décanteur, ceci afin d'obtenir un recyclage continu des boues et une destruction permanente des mousses. A cet effet, l#impulseur#oxygénateur, objet de l'invention, comporte à l'extrémité d'un bras rotatif autour dJun axe central, un organe d'agitation des eaux et son moteur électrique mobiles dans un chenal annulaire compris entre les parois cylindriques d'un bassin et d'un décanteur central, l'invention consistant essentiellement en ce que ledit impulseur repose dans liteau sur un tube flotteur à travers lequel les eaux sont aspirées de bas en haut par l'impulseur en rotation dans la partie supérieure dudit tube. Une autre caractéristique de ltinvention est que le tube flotteur est doté à son extrémité supérieure d'une couronne radiale largement évasée qui en assure la stabilité et qui coopère avec une paroi déflectrice horizontale la recouvrant pour refouler horizontalement sur la surface du bassin les eaux aspirées à travers ledit tube. Celui-ci est un tube creux pourvu d'un orifice obturable permettant d'équilibrer charge et poussée par adjonction d'eau ou de tout autre lest. En outre, la base du tube flotteur est pourvue de supports réglables permettant de limiter au besoin son immersion. La capacité dudit tube est prévue pour pouvoir supporter le poids du moteur de l'impulseur et du bras. Le tube flotteur est relié audit bras support de manière articulée afin de laisser de la souplesse à leurs éventuels changements de position respective en cours de rotation. D'autre part, le bras rotatif est constitué de deux tubes ou profilés réunis sur un moyeu, solidaire de l'axe central, par l'intermédiaire de deux tourillons, ce qui lui permet d'osciller verticalement et de suivre les fluctuations de l'eau. Enfin, ledit bras rotatif est extensible, ce- qui permet de faire varier à volonté la position de l'impulseur dans le bassin en cas de besoin. L1impulseur-oxygénateur se caractérise encore par un conduit d'aspiration d'air à débit réglable disposé au-dessus de l'hélice de l'impur seur à travers la paroi déflectrice, ce qui permet d'effectuer simultanément le brassage, l'aspiration et ltoxygénation des eaux à travers le tube flotteur. Le débit d'air peut être réglé par exemple au moyen d'orifices disposés au niveau de la prise dtair et partiellement obturables suivant le débit désiré. Le tube de prise d'air se prolonge sous la paroi déflectrice afin de centrer le cas échéant la dépression créée par l'impulseur et éviter les rejets d'eau sous le moteur, Enfin un racloir balayant le fond du décanteur, entravé par un tube concentrique à l'axe de rotation central, et un racloir de surface suspendu å l'une des branches du bras support assurent en permanence le nettoyage du décanteur par recyclage des boues et destruction des mousses. La description suivante, donnée en référence aux dessins joints, illustre à titre d'exemple non limitatif une réalisation particulière de l'invention. - La fig. 1 est une coupe transversale de l'ensemble du dispositif. - La fig. 2 est une vue du dispositif en coupe horizontale. - La fig. 3 montre ltimpulseur et son moteur montés sur le tube flotteur. Tel que représenté par ces dessins, I'impulseur - oxygénateur selon l'invention est-inclus dans un bassin dtépuration qui reçoit les eaux usées. \ Ledit bassin comporte en son centre un décanteur 2 classique avec évacuation des boues par la base assurée par le racloir 3 Les eaux usées à traiter sont donc contenues dans un chenal annulaire 4 compris entre les parois du bassin 1 et du décanteur 2. Au centre, un pylone 5 est terminé par un axe 6 sur lequel tourne librement un bras 7 constitué par deux tubes ou profilés convenablement entretoisés et réunis sur un moyeu 8 par l'intermédiaire de deux tourillons, ce qui permet audit bras 7 d'osciller verticalement et de suivre le cas échéant les fluctuation du niveau de l'eau. Le bras supporte une goulotte 9 qui reçoit les eaux usées déversées au centre par un tuyau d'amenée 10. Les montants du bras peuvent etre utilisés pour supporter une ou deux goulottes. L'impulseur-oxygénateur Il est fixé sous le bras 7 à mi-distance des parois du bassin 1 et du décanteur 2. Il est monté en bout d'arbre dlun moteur électrique 12. Il est muni de brins ou pales rigides, - souples ou articulés disposés en hélicepar exemple pour engendrer un déplacement d'eau de bas en haut. Le moteur 12 est alimenté par un distributeur classique à balais charbon auquel il est relié par une ligne électrique 13. Pour éviter que le bras 7 ait à supporter une charge quelconque, ltensemble moteur-impulseur est fixé par articulation sur un tube flotteur 14 à double paroi qui a également pour rôle de canaliser l'effet de pompage produit par l'impulseur Ledit tube flotteur est prévu d'une capacité suffisante pour supporter le poids du moteur 12, de l'impulseur 11 et du bras 7. Il est constitué par un tube creux dans lequel un orifice 15 est prévu pour équilibrer charge et poussée par adjonction d'eau ou de tout autre lest. Sa partie supérieure est dotée d'une couronne radiale 16 largement évasée qui lui assure la stabilité.Ladite couronne est recouverte d'une paroi déflectrice 17 horizontale avec laquelle elle coopère pour refouler horizontalement à la surface du bassin les eaux aspirées dans ledit tube. -A la base de ce dernier, sont disposés des supports réglables 18 permettant de limiter au besoin son immersion. Ladite paroi déflectrice, sur laquelle sont fixés le moteur 12 et l'impulseur 11 monté en bout d'arbre, est solidaire du tube flotteur 14. Au centre du déflecteur 17 est placéeune arrivée d'air 19 munie d'orifices 20 dont l'obturation partielle permet de régler le débit d'air. Le tube de prise d'air se prolonge sous ledit déflecteur afin de centrer le cas échéant la dépression créée par l'impulseur 11 et éviter les rejets d'eau sous le moteur 12. Pour compléter ce dispositif, un tube 21 concentrique au pylone 5 entraide le racleur de fond 3 par une butée sur le bras 7 à sa partie supérieure. D'autre part, un racloir de surface, pouvant être constitué par exemple de lamelles de matière plastique, est suspendu à l'une des branches du bras 7 et entraidé par celui-ci. En fonctionnement, le tube flotteur 14 est lesté pour reposer légèrement sur le fond, sa partie supérieure étant immergée jusqu'au niveau du moteur. Dès la mise en route, sous la poussée de l'eau refoulée par l'impulseur 11, le tube flotteur 14 affleure la surface et l'eau est éjectée horizontalement. L'actiondes brins oxygénateurs crée alors une dépression au centre du déflecteur 17 et provoque ltaspiration de l'air En freinant cette aspiration par obturation partielle des orifices 20, on augmente immédiatement l'effet de pompage, et en libérant cette aspiration, on obtient une oxygénation accrue et une diminution du débit de ltaffluent. On peut ainsi ajuster le débit d'air à la nature des eàux à traiter, ce qui influe sur la rapidité de llépuration. Dès la mise en route, l'eau étant éjectée violemment radialement et horizontalement hors du tube flotteur 14, par réaction ce dernier se déplace et entrafhe le bras 7 dans un mouvement circulaire autour du pylone central 5. Le chenal 4 formé par les parois du bassin 1 et du décanteur 2 est alors parcouru régulièrement par l'impulseur 11 qui prélève l'eau à quelques centimètres au-dessus du fond, entraxe les boues et les aère immédiatement avant de les rejeter en surface. Le sens de cette rotation peut être choisi ou inversé périodiquement en lestant l'un ou l'autre coté du bras 7 pour obtenir une très légère incliraison du tube flotteur 14 et un changement de direction. L'eau usée arrive sur l'impulseur 11 pour etre aérée et distribuée régulièrement sur toute la surface du chenal 4. Dans ces conditions l'eau ne peut pas etre entrainée sous forme d'un seul courant transporteur annulaire. Elle est brassée et aérée périodiquement de bas en haut, et les courants qui subsistent après le passage de ltimpulseur sont des courants désordonnés qui provoquent un brassage indispensable à la dispersion et au maintien des boues en suspension. Enfin la partie du bras 7 qui se déplace au-dessus du décanteur 2 est utilisée pour entraîner les racleurs de fond 3 qui évacuent par les orifices de base les boues décantées vers le bassin annulaire 4 afin qutelles soient recyclées, et les racleurs souples de surface qui détruisent les mousses. REVENDICATIONS 1") - Impulseur-oxygénateur vertical des eaux usées comportant à l'extrémité d'un bras rotatif autour d'un axe central un organe d'agitation des eaux et son moteur électrique mobiles dans un chenal annulaire compris entre les parois cylindriques d'un bassin dtépuration et d'un décanteur central, ledit impulseur étant caractérisé en ce qu'il repose dans liteau sur un tube flotteur à travers lequel les eaux sont aspirées de bas en haut par ltimpulseur en rotation dans la partie supérieure dudit tube. 2") - Impulseur-oxygénateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube flotteur est doté à son extrémité supérieure d'une couronne radiale largement évasée qui lui assure la stabilité et qui coopère avec une paroi déflectrice horizontale la recouvrant pour refouler horizontalement sur la surface du bassin les eaux aspirées à travers ledit tube. 3 ) - Impulseur-oxygénat9ur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube flotteur est un tube creux pourvu d'un orifice obturable permettant l'introduction d'un lest. 4 ) - Impulseur-oxygénateur selon la revendication I caractérisé en ce que la base du tube flotteur est pourvue de supports réglables permettant de limiter au besoin son immersion. 5 ) - Impulseur-oxygénateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube flotteur est relié de manière articulée au bras support rotatif. 6 ) - Impulseur-oxygénateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bras rotatif est constitué de deux tubes ou profilés réunis sur un moyeu par l'intermédiaire de tourillons, ce qui lui permet d'osciller verticalement et de suivre les fluctuationsdu niveau de lteau. 7 ) - Impulseur-o#ygénateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bras rotatif est extensible, ce qui permet de faire varier à volonté la position de l'impulseur dans le bassin en cas de besoin. 8 ) - Impulseur- oxygénateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'ut conduit d'aspiration d'air à débit réglable est disposé au-dessus de l'hélice de ltimpulseur à travers la paroi déBectrice, ce qui permet simultanément le brassage, ltaspiration et ltoxygénation des eaux à travers le tube flotteur, 9 ) - Impulseur-oxygénateur selon les revendications 1 et 8 caractérisé en ce qu'une arrivée d'air est placée au centre du déflecteur et est munie d'orifices réglables pour régler le débit d'air. 10 ) - Impulseur-oxygénateur selon les revendications 1 et 8 caractérisé en ce que le tube de prise d'air se prdonge sous le déflecteur afin de centrer le cas échéant la dépression créée par ltimpulseur et éviter les rejets dteau sous le moteur. 11 ) - Impulseur-oxygénateur selon la revendfication 1 caractérisé en ce qu'un tube concentrique à l'axe de rotation central entraine, par butée sur le bras à sa partie supérieure, un racloir balayant le fond du décanteur. 12~) - Impulseur-oxygénateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qutun racleur de surface est suspendu à ltune des branches du bras rotatif.