Brevet FR2210433A1 — publié le 19740712

la présente invention concerne un appareil pour l'aération d'un liquide et est particulièrement applicable aux installations pour le traitement aux boues activées d'effluents agricoles, industriels et domestiques. Pour traiter des effluents par procédé à boues activées, il est couramment nécessaire, d'une part, d'aérer le liquide et, d' autre part, d'en assurer le brassage. La présente invention a pour buts de proposer à cette fin un appareil erfectionné. L'invention propose à cette fin un appareil pour l'aération d'un liquide contenu dans une cuve comprenant une pompe agencée pour refouler du liquide de la cuve dans une série de tubes de sortie, intérieurs à la cuve dont les sorties présentent des orientations différentes, chaque tube de sortie comportant un venturi et un moyen d'admission d'air relié au venturi de façon que de l'air soit asiré dans le liquide traversant les venturis. En fonctionnement, les sorties des tubes sont immergées dans le liquide contenu dans la cuve. La traversée des venturis par le liquide provoque l'aspiration d'air à travers les moyens d'admission d'air, de sorte que de très petites bulles dtair sont entraînées dans le liquide refoulé par lesdites sorties. Ces sorties projettent le liquide aéré dans la masse de liquide contenue dans la cuve suivant des directions différentes, ce qui provoque un brassage du contenu de la cuve. De préférence, les sorties sont agencées pour engendrer dans la cuve un mouvement tourbillonnaire. tes sorties, de préférence sensiblement horizontales, présentent des directions couvrant un arc de 30 à 900 et, typiquement, d'environ 45 . La cuve est de préférence circulaire pour faciliter l'obten- tion d'un mouvement tourbillonnaire et, dans une structure,conve- nablement aménagée, la pompe est agencée pour refouler le liquide dans un collecteur, desservant les divers tubes de sorties dont chacun est muni d'un tuyau d'air individuel dirigé vers le hauts qui constitue une structure tubulaire arquée, s'étendant dans 1' ensemble dans un plan norlzontal, agencée pour être montée par une de ses extrités sur il tarot de la cuve.Dans un autre a encement, il est prévu une cambre d'air, munie d'un tuyau d' admission d'air dirIgé verve le haut, reliée à chacun des venturis de façon que de l'air soit aspiré de cette chambre darus le liqui- de traversant les venturis. La por-e peut tre soit submersible et contenue dans la cuve, soit extérieure à la cuve. Dans ce dernier cas, la pompe aspire le liquide par un trou percé dans la paroi de la cuve et le refoule dans le collecteur précité, par un second trou percé dans cette paroi. quand la cuve est circulaire, le collecteur est, de préférence, voisin du bord de la cuve, la sortie la plus voisine de la paroi de la cuve étant dirigée de façon que le liquide qui en émune tourbillonne suivant le pourtour de la cuve et les autres sorties gui se succèdent le lon du collecteur étant de plus en @lus nettement dirigées vers le centre de la cuve.Ces sorties tendent ainsi I engendrer un mouvement circulaire autour de la cuve. F'appareil d'aération décrit forme en général de la mousse à la surface du liquide contenu dans la cuve. n conséquence, il comporte de préférence un trop-plein de mousse menant à un bac à rousse muni d'un moye- propre à dissocier la mousse, par exemple en soufflant de l'air de haut en bas sur la mousse et qui peut aussi comporter une roue à pales de dissociation de la mousse. Les boues peuvent entre renvoyées du bac à mousse dans le réservoir d'aération. e liquide peut être envoyé du réservoir d'aération dans une cuve de décantation, d'où l'effluent liquide est évacué, les boues étant renvoyées dans le réservoir d'aération. Ou va maintemant décrire l'invention en se référant aux des sins annexés, sur esqueis - ià figure 1 est, en vlan, une vue schématique de détail d' une cuve de traitement aux boues dans laquelle est Installé un groupe d'aération - la figure 2 est, de profil, une vue de détail d'un groupe d'aération suivant une variante - la figure 3 est, en plan, une vue de détail du collecteur et de l'ensemble des tuyaux de sortie du groupe montré sur la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de profil d'une cuve d'aération comportcat un troe-lein de mousse et un groupe de dissociation de mousse ;; - la figure 5 est un schéma de marche indiquant comment le groupe d'aération fonctionne pour traiter des effluents. Le figure 1 est une vue partielle d'une euve circulaire 10 pouvant servir a tralter des effluents agricoles par procécé soc boues activées. le groupe d'aération cent rend une pompe 11, en traînée par un moteur électrique 12 et montée à l'extérieur de la cuve, le tube d'admission 13 de la pompe partant d'un trou 14 percé dans la paroi de la cuve. Le tuyau de refoulement de la pompe traverse un robinet 15 et un second trou 16 percé dans la paroi de la cuve pour aboutir à un collecteur 17, intérieur à la cuve 10.Le collecteur 17 est formé par une structure tubulaire arquée qui s'étend dans l'ensemble horizontalement et présente des trous desservant quatre tubes de sortie 18, dont chacun contient un venturi. Des tuyaux d'admission d'air individuels 19, verticaux, mènent à l'étranglement de chaque venturi à partir d'un niveau supérieur au sommet de la cuve, pour former des voies d'admision d'air individuelles. Comme le montre la figure 1, les tubes de sortie 18 présentent des directions différentes couvrant un arc d'environ 450, celui le plus voisin de la paroi dea cuve étant dirigé de façon à engendrer un tourbillon sur le pourtour de la cuve, et les autres étant de plus en plus nettement dirigés vers le centre de la cuve, mais tous les tubes coopérant pour engendrer, dans un certain sens, un mouvement tourbillonnaire autour du centre de la cuve. En fonctionnement, la pompe ll prélève du liquide dans la cuve par le tuyau 13 et le refoule par les tubes de sortie 18. Du fait que la pression statique est réduite dans les venturis, de l'air est aspiré vers l'intérieur par les tuyaux à air 19, de sorte que de très petites bulles d'air sont entraînées dans le liquide qui traverse les venturis. Le liquide aéré qui émane des tubes de sortie 18 assure, d'une part, l'injection d'air dans la masse de liquide contenue dans la cuve 10 et, d'autre part, le brassage du contenu de la cuve. Dans certains cas, il peut être préféra'Dle de monter une pompe 5ubmersible dans la cuve plutobt que de percer dans celleci des trous desservant l'admission et le refoulement d'une pompe Un tel agencement permet, convie illustré par la figure 2, de réaliser l'appareil dtaération sous forme de groupe autonome pour installation dans une cuve eftstante. Une pompe submersible 20, entrainée électriquement, est boulonnée sur une delle en béton 21, formant son embase, qui repose sur le fond et près de la paroi latérale de la cuve. La rompe 20 refoule, par un tuyau 22, du liquide de la cuve dans 'an collecteur 23 d'où il ressort par un ce:?tin nombre de tuyaux de sortie 24, menant à des venturis 25 et à des ajutages de sortie 260 Typiquement, il est prévu quatre de ces tuyaux de sortie et ajutages présentant, dans un plan horizontal, des orientations différentes telles qu'indiquées sur la figure 3. Des tuyaux d'air 27 desservent chacun un venturi à partir d'un niveau supérieur à celui du sommet de la cuve. En fonc tionnement, la pompe submersible prélève du liquide dans la cuve e le refoule par le tuyau 22.Sous l'eut de la dépression établie dans les venturis, de l'air est aspiré vers le bas par les tuyaux d'admission 27, de sorte que le liquide traversant les venturis ertraSne de très petit es bulles d'air. Bien que 1 'agen- cessent représenté à titre d'exemple comporte des tuyaux d'adL-'-is- sion d'air 27 individuels, on pourrait aussi prévoir un seul tuyau d'admission d'air et un collecteur de distribution d'air. Suivant cette variante, on dispose la pompe et le groupe d' aération près de la paroi laterale de la cuve, les ajutages 26 de tuyaux de sortie 24 étant dirigés, dans la cuve, de façon à engendrer autour de la cuve un mouvement tourbillonnant circulaire. Les ajutages 26 sont disposés de façon à projeter le liquide suivant des directions qui présentent des composantes circonférentielles, toutes dirigées dans le m8me sens autour du centre de la cuve, ainsi que des composantes diriges radialement vers l'iutérieur. gracie à ces orientations des ajutages de sortie, le liquide aéré se disperse largement dans la cuve, ce qui assure une aération de tout le liquide contenu dans la cuve, ainsi qu' un brassage du contenu de la cuve. L'aération du liquide contenu dans la cuve provoque la fornation de mousse qui se rassemble au sommet de la cuve d'aération. Il est préférable de prévoir, comme illustré par la figure 4, un chapeau 30 qui recouvre le sommet de la cuve 31 et peut 8tre for- né, par exemple, d'une feuille de caoutchouc butyle soutenue par une criarrente tubulaire. La cuve continent un groupe d'aération 32, comportant une pompe 33 et un moteur 34. Une sortie 35, ayant typiquement un diamètre de 15 cm ou plus, est prévueau sommet de la paroi de la cuve pour recueillir la mousse à la surface du liquide. xlle est reliée par un tuyau descendant 36 à un bac à mousse 37.Pour dissocier la mousse dans ce bac 33, il est-prévu un agitateur 38, tournant à grande vitesse, muni de roues à pales inférieure 39 et supérieure 40. La roue inférieure 39 présente des pales plates, sans torsion, et tourne dans la mousse pour la dissocier. La roue supérieure 40 surmonte la mousse et ses pales ont la torsion voulue pour souffler en fonctionnement, de haut en bas, de l'air sur la mousse. Le courant d'air engendré par cette roue agit aussi pour dissocier la mousse. Les boues qui se déposent au fond du bac à mousse 37 ont une teneur en solides supérieure à celle qu'on obtiendrait par décantation normale, du fait de l'effet de flottation exercé par la mousse. Ces boues sont, soit renvoyées du bas 37 dans la cuve d'aération, soit mises à la voirie, suivant les besoins.Le liquide peut Autre envoyé de la cuve d'aération dans une cuve de décantation, les boues déposées au fond de cette cuve étant renvoyées dans la cuve d'aération et le liquide qui les surmonte étant extrait de la cuve. La figure 5 est un schéma explicatif du fonctionnement de 1' appareil décrit ci-dessus. La suspension, arrivant en 50, traverse un tamis séparateur retenant les solides, qui sont déchargés en 52. le liquide passe du séparateur dans la cuve d'oxydation 53, où il est aéré en présence de boues activées. Le liquide qui ressort de la cuve d'aération 53, au bout d'un temps d'aération qu est typiquement de 30 jours, est envoyé dans une cuve de décantation 54. Les boues se déposent dans cette cuve et sont renvoyées dans la cuve d'aération 53 et lteffluent limpide peut sistre tEEtt. On peut ajouter un épaississant dans la cuve de décantation.La mousse provenant de la cuve d'aération 53 passe dans le "brise mousse" 55.tes boues déposées dans ce dernier sont renvoyées dans -la cuve d'aération 53 ou mises à la voirie,suivant les besoins. Lorsqu'on utilise un aérateur à venturis du genre décrit, on constate que le rendement d'absorption d'oxygène est typiquement de 30 à 55%,alors qu'il est de 4% lorsqu'on utilise des aérateurs injectant de grosses bulles d'air et de 10 à 12 REVEGDICATIONS 1) Appareil pour l'aération d'un liquide contenu dans une cuve, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe agencée pour refouler du liquide de la cuve dans une série de tubes de sortie, intérieurs a la cuve et dont les sorties ont des oriéntations différentes, dont chacun comporte un venturi et un moyen d'admission d'air relié au venturi pour que de l'air soit aspiré dans le liquide traversant ce dernier. 2) appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ad:ission d'air s'étend jusqu'à un niveau supérieur à celui du sommet de la paroi de la cuve. 3) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes de sortie sont disposés de façon que le liquide qui en émane engendre, dans la cuve, un mouvement tourbillonnaire. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce oue les tubes de sortie s'étendent, sensiblement horizontalement, suivant des directions couvrant un arc de 30 à 900. 5) Appareil selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuve est circulaire et en ce que les tubes de sortie sont disposés près de sa paroi. 6) Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pompe est agencée pour refouler le liquide dans un collecteur desservant les divers tubes de sortie. 7) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque tube de sortie comporte un tuyau d'air indIviduel qui s' étend vers le haut. 8) Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le collecteur constitue une structure tubulaire arquée qui s'étend sensiblement dans un oelam horizontal et est agencée pour être montée tar e extrénité sur la paroi de la cuve. 9) appareil selon une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la pompe est extérieure a a la cuve, aspirant du liquide par un trou percé dans la paroi de la cuve et le refoulant, par un second trou percé da--s cette paroi, darses le collecteur précité. 10) appareil selon une quelconque des rovendications 6 a 9, caractérisé en ce que le collecteur est disposé près de la paroi de la cuve, le tube de sortie le plus voisin de cette paroi étant de faque que le liquide qui en émane tourbillonne autour du tourtour de la cuve et les tubes de sortie qui lui succèdent le long du collecteur étant de plus en plus nettement dirigés vers le centre de la cuve. 11) Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pompe est submersible et montée dans la cuve. 12) Appareil selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, au sommet de la cuve, un trop-plein menant à un bac à mousse auquel sont incorporés des moyens de dissociation de la mousse. 13) Appareil selon la revendication 127 caractérisé en ce que les moyens de dissociation de la mousse comprennent un agitateur comportant une roue à pales agencée pour tourner dans la mousse et un ventilateur à air agencé pour souffler de haut en bas de l'air sur la mousse.