Brevet FR2226368A1 — publié le 19741115

La présente invention est relative à un procédé d'épuration biologique d'eaux usées provenant des petites et moyennes collectivités, du type dit "d'oxydation totale". On sait qu'un tel procédé est celui qui permet d'obtenir les meilleurs résultats dans les petites et moyennes installations, et cela pour les raisons suivantes - aération immédiate de l'effluent brut, ce qui évite les fernentations anaérobies, génératrices de mauvaises odeurs, et facilite en même temps le traitement de l'effluent - absence d'odeurs ; - souplesse d'utilisation - simplicité de fonctionnement et de conception, d'où découlent un prix d'installation réduit, et un coût d'entretien minimum. L'oxydation totale est un procédé qui réalise deux opéra tisons principales - destruction des matières en suspension d'origine organique; - régénération de l'eau. Dans la cuve qui reçoit les eaux brutes, se développe une multitude de micro-organismes, dont la génération et la multiplication sont favorisées par l'oxygène et les matières nutritives contenues dans les eaux à traiter. Cette flore,constituée essentiellement par des bactéries en majorité aérobies, assure la dé gradation des matières organiques, des matières colloïdales et des matières dissoutes qui sont à l'abri de l'oxydation directe. Le résidu obtenu, très dense parce que très minéralisé, peut alors être facilement retenu par décantation. Les boues ainsi produites sont extraites et épandues sur des aires de séchage éventuelles, ou directenent dans les champs. L'invention vise un procédé de ce type, qui consiste : â admettre l'affluent brut dans une cuve d'oxydo-décantation ; â le brasser énergiquement avec une turbine flottante en vue d'assurer une homogénéisation du milieu et une introduction intense d'oxy ##n ; à arrêter 1 > turbine de façon que la cuve se comporte comme un décanteur ; à évacuer l'eau épurée à l'aide d'une vanne- déversoir ; et à former cette vanne après l'évacuation de l'eau pure. Je ;#-rocùdé est en outre caractérisé en ce que les cycles d'aération, de décantation et d'ouverture de la vanne-déversoir sont programmés en vue de faire fonctionner la turbine aux heures de pointes de pollution et proportionnellement à celles-ci, l'asservissement de la vanne étant tel que celle-ci reste fermée aux heures de pointes, de-façon à stocker dans la cuve et en même temps oxygéner la totalité des effluents. L'invention vise également une vanne-déversoir automatique conçue pour assurer l'évacuation d'une couche liquide de hauteur réglable pouvant être appliquée, notamment, à un dispositif mettant en oeuvre le procédé exposé ci-dessus. Cette vanne comprend: un auget pouvant pivoter autour d'un axe, et qui est pourvu d'une conduite d'évacuation coudée, un moto-réducteur assurant la commande de la rotation dudit auget, et une came qui permet l'arrêt de la vanne en position d'ouverture ou de fermeture par déclenchement d'un contacteur de fin de course. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui illustrent, à titre d#'exemples non limitatifs, des modes de réalisation de l'invention. Sur les dessins : - la Figure 1 est une vue en élévation et coupe verticale d'une cuve d'oxydo-décantation selon l'invention - la Figure 2 est une vue en plan de la Figure 1 - la Figure 3 illustre un détail,à échelle agrandie,de la#1 - la Figure 4 est une vue en plan de la Figure 3 - les Figures 5 et 6 représentent, en plan, des variantes de cuves d'oxydo-décantation ; et, - les Figures 7 et 8 représentent, en plan et en élévation, une turbine selon l'invention. On se réfère en premier lieu aux Figures 1 et 2. L'affluent brut flèche A) arrive directement soit par gravité, soit après relevage dans la cuve d'oxydo-décantation 10. Au débouché de la canalisation d'arrivée, un panier dégrilleur 12 retient les corps étrangers qui pourraient constituer une gêne pour l'installation. La cuve 10 est équipée, dans cet exemple de réalisation, d'une turbine flottante 14, qui brasse l'effluent brut en assurant une homogénéisation du milieu et une introduction intense d'oxygène. Cet oxygène, d'une part assure une oxydation directe, et, d'autre part, permet aux bactéries aérobies de vivre et de se multiplier. après la phase d'aération, la turbine s'arrete et la cuve se comporte alors en bassin décanteur. La boue sédimente dans le fond de la cuve, et le surnageant devient rapidement limpide. il est alors évacué (flèche R) au moyen d'une vanne-déversoir à ouverture automatique 16, qui sera décrite en détail ci-après, en référence aux Figures 3 et 4. Après évacuation de l'eau épurée, la vanne 16 se referme automatiquement. L'installation est alors prête pour un nouveau cycle d'aération. Selon l'invention, le fonctionnement de cette installation est entièrement automatique. Les cycles d'aération, de décantation et d'ouverture de la vanne 16 sont programmés à partir d'une horloge â double circuit, de façon à faire fonctionner la turbine 14 aux heures de pointes de pollution et proportionnellement à celles-ci, l'asservissement de la vanne étant tel que celle-ci reste fermée aux heures de pointes, de façon que la totalité des effluents soit stockée dans la cuve 10 et en même temps oxygénée. Ce bassin d'oxydo-décantation, largement dimensionné, constitube un bac tampon qui amortit les pointes fort importantes en débit et en pollution, sur les petites et moyennes installations. On-se reportera maintenant aux Figures 3 et 4, qui représentent en détail la vanne-déversoir 16. D'une façon générale, cette vanne a été conçue pour permettre l'évacuation d'une couche liquide de hauteur réglable. Elle peut servir, par exemple, à évacuer une tranche d'eau surnageante ou une couche d'hydrocarbure de graisse. Son application n'est donc pas limitée à sa mise en oeuvre dans le procédé d'oxydo-décantation décrit ici. Ce dispositif est constitué d'un châssis 18 supportant l'ensemble de la vanne-déversoir et d'un auget 20 servant de réceptacle, et qui est prolongé vers le bas par un tuyau coudé 22. Cet auget 20 est soudé sur des équerres 26 qui peuvent pivoter autour d'un axe 24 solidaire du chassis 18, lui-même fixé sur la paroi de la cuve 10. Au cours de ce mouvement de rotation de l'auget 20 autour de l'axe 24, un joint 28 assure l'étanchéité de l'ouverture ménagée dans la paroi de la cuve pour le passage du tube 22. On prévoit une bride 30, dont le serrage permet un rattrapage de l'usure de ce joint. La commande de la rotation de l'auget 20 est assurée par un groupe moto-réducteur 32. Une came 34 permet l'arrêt de la rota tion de l'auget de la vanne en position ouverture ou fermeture, par déclenchement d'un contacteur de fin de course 36. La transmission du mouvement entre la came 34 et l'auget 20 s'effectue par l'intermédiaire d'une rotule 38, d'une tige filetée 40 et d'une chape 42. Suivant une caractéristique de cette invention, la distance séparant l'axe de cette rotule 38 de l'axe de sortie du groupe moto-réducteur 32 est égale à la moitié de la hauteur de la tranche de liquide que l'on désire évacuer. Cette hauteur est la distance séparant le niveau maximal H du niveau minimal Bv Sur le dessin, on a représenté en traits pleins et en traits interrompus les positions respectives de l'auget 20 correspondant à ces deux ni veaux Un trou oblong, pratiqué dans l'axe de la came, permet un réglage précis de cette hauteur. L'ouverture et la fermeture de ce dispositif sont automatiques et peuvent être asservies alune horloge, à un contacteur de niveau ou à un programmateur. Dans la variante représentée à'la~Eigure 5, la cuve d'oxydodécantation est pourvue d'une cloison partielle 44, et la turbine est disposée au-dessus de cette dernière. On obtient ainsi, pendant le brassage, une circulation de l'effluent comme indiqué par la flèche sur cette Figure. Dans la seconde variante représentée à la Figuré 6, la cuve comporte deux turbines disposées symétriquement au-dessus de la cloison médiane 45. Parmi les avantages que procure le dispositif de l'invention, on citera en particulier - rapidité de mise en place - simplicité de fonctionnement - absence d'odeurs - utilisation du matériel dans les meilleures conditions, grâce a' la constance d'immersion de la turbine ; - souplesse d'utilisation et de réglage, en fonction du degré de pollution constaté - possibilité d'éviter les heures de pointe, en ce qui concerne la tarification de l'énergie électrique - accessibilité de tous les organes mécaniques et électrpes; - fonctionnement autoiaatique ; - très faible production ds boue. il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. L'invention vise également une turbine de surface flottante ou non, représentée aux Figures 7 et 8. Cette turbine peut également être utilisée dans tout autre type de station d'épuration, et en particulier en lagunage ou pour l'aération de bassins piscicoles. Cette turbine se compose d'un plateau supérieur 46 sur lequel vient s'adapter une bride d'accouplement 48 solidaire de l'arbre 47 de la turbine. la partie inférieure du plateau 46 et dans l'axe de celuici est soudé un tube 49, terminé à son extrémité par un tronc de cône 50. Une série de pales 51 sont soudées tangentiellement au tube 49, et également sur la partie inférieure du plateau 46. La hauteur h de chaque pale à la périphérie et son dépasse D ment k du plateau supérieur sont égaux à : # , D étant le dia- mètre de la turbine. L'angle de la partie inférieure de la pale avec la verticale, côté extérieur, est de 1030. A la périphérie de la partie inférieure des pales 51 et per pendiculairement à celles-ci se trouve soudé un fer plat 52, dont la longueur est égale à h X 2, et la saillie à h litre cette série de pales et sur la partie extérieure, des pales intermédiaires 53 sont soudées sur la partie inférieure du plateau 46. Ces pales sont constituées par des cornières dont la longueur est égale à 2 X h, et la hauteur est égale à h La saillie de ces pales intermédiaires du plateau est égale à k. Le plateau 46 se trouve percé, à une distance de k X 2 de la partie extérieure du plateau, d'une série de trous 54 dont le diamètre est égal à . Ces orifices sont disposés tangentiellement à la pale, et du côté opposé au sens de rotation. Ces trous ont pour but d'aspirer de l'air atmosphérique à la partie inférieure du plateau en utilisant la dépression créée par la pale au cours de sa rotation. La vitesse périphérique de ce type de turbine doit être aussi voisine que possible de 5 m/sec. Son immersion maximum devra correspondre à une hauteur d'eau, au-dessus du plateau 46, égale à la valeur de h. REVENDICliîL#ION# 1 - Procédé d'épuration biologique d'eauxrésiduaires, qui consiste : à admettre dans une cuve d'oxydo-décantation l'affluent brut ; à le brasser en vue de l'oxygéner à l'aide d'une turbine flottante ; à arrêter la turbine de façon que la cuve se comporte comme un décanteur ; à évacuer l'eau épurée à l'aide d'une vanne-déversoir, et à fermer cette vanne après l'évacuation de l'eau épurée, ce procédé étant caractérisé en ce que les cycles d'aération, de décantation et d'ouverture de la vanne-déversoir sont programmés de façon à faire fonctionner la turbine aux heures de pointes de pollution, et proportionnellement à celles-ci, l'as- servissement de la vanne étant tel que celle-ci reste fermée aux heures de pointes, de faucon que la totalité des effluents soit stockée dans la cuve et en même temps oxygénée. 2 - Vanne-déversoir automatique conçue pour assurer 1 'éva- cuation d'une couche liquide de hauteur réglable, notamment pour un dispositif mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend : un auget pouvant pivoter autour d'un axe et qui est pourvu d'une conduite d'évacuation coudée ; un moto-réducteur assurant la commande de la rotation de cet auget, et une came qui permet l'arrêt de la vanne en position d'ouverture ou de fermeture par déclenchement d'un contacteur de fin de course. 3 - Vanne-déversoir selon la revendication 2, caractérisée en ce que la transmission du mouvement entre la came et l'auget est assurée par le groupe moto-réducteur par l'intermédiaire d'une rotule, d'une tige filetée et d'une chape. 4 - Vanne-déversoir selon la revendication 3, caractérisée en ce que la distance séparant l'axe de la rotule de l'axe du moto-réducteur est égale à la moitié de la hauteur de la tranche de liquide que l'on désire évacuer, des moyens étant prévus pour régler cette distance. 5 - Vanne-déversoir selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens prévus pour régler ladite distance consistent en un trou oblong pratiqué dans l'axe de la came. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve d'oxydo-décantation est pourvue de cloisons partielles permettant d'assurer, pendant le brassage, une circulation de l'effluent le long des parois de ladite cuve. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite cuve est pourvue de deux turbines flottantes au moins, positionnées au-dessus des dites cloisons partielles. 8 - Turbine flottante, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quelle comme porte : un plateau supérieur sur lequel s'adapte une bride d'accouplement solidaire de l'arbre de rotation ; un tube terminé par un tronc de cône soudé à la partie inférieure du plateau et dans l'axe de la turbine ; une série de pales soudées tangentielleient au tube et à la partie inférieure du plateau, et des pales intermédiaires soudées sur la partie inférieure du plateau, entre les pales de ladite série. 9 - Turbine selon la revendication 8, caractérisée en ce que la hauteur h de chaque pale de ladite série, à la périphérie, et son dépassement k du plateau supérieur, sont égaux à lUr7 D étant le diamètre de la turbine, l'angle de la partie inférieure de la pale avec la verticale, côté extérieur, étant de 1030. 10 - Turbine selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la longueur des pales intermédiaires est égale à 2 h, leur hauteur est égale à h et leur saillie du plateau est égale à k. Il - Turbine selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que le plateau est percé à une distance de k X 2 de sa partie extérieure d'une série de trous, disposés tan gentiellement à la pale et du côté opposé au sens de rotation, dont le diamètre est -égal à 12 - Turbine selon l'une quelconque des revendications 8 à 11., caractérisée en ce que son immersion maximale correspond à une hauteur d'eau, au-dessus du plateau, égale â h.