Brevet FR2272042A1 — publié le 19751219

L'épuration biologique des eaux résiduaires est basée sur l'activité de micro-organismes qui utilisent les impuretés organiques dissoutes ou solubles partie pour leur existence et leur develop- pement, partie pour la formation de substance ellulaire nouvelle Le processus a lieu par l'intermédiaire d'une substance sécrétée par la bactérie - substance dénommée Enzyme - qui provoque la dissolution des matières solides. Les bactéries ne laissent passer au travers de leur membrane que les substances véritablement dissoutes, les résidus organiques étant "captés" par les-bacteries. C'est l'alimentation des bactéries en oxygène qui permet de continuer le travail de destruction de ces matières et leur passage en solution soluble. L'alimentation en oxygène est donc capitale. L'enzyme secret par le micro-organisme, en présence d'oxygène sert de natal seur. La matière organique perd un atome d'Hydrogène qui recherche un atome d'oxygène pour former de l'eau, libérant ainsi l'énergie nécessaire à une réaction d'oxydation. Il s'agit bien d'une combustion lente. Une carracteristique des procédés artificiels d'epu ration biologique des eaux r#siduaires, est un apport d'air maximum. C'est le seul système qui permette d'augmenter le nombre de microorganisme jusqu'a la valeur nécessaire aux réactions décrites au paragraphe précédent, et en meme te;ps, de réaliser une élimination rapide des produits gazeux du métabolisme, en particulier de ltacide carbonique. L'apport intensif d'air se fait de plusieurs manières. Soit en faisant ruisseler lseau résiduaire sur un matériau poreux, soit en injectant de l'air comprimé dans l'eau, soit en aérant l'eau par turbines mécaniques ou hydrauliques, soit par procédé chimique. Ses systèmes sont dénommés lits bactériens, bassin d'oxydation, bassin d'aération par surpresseur, par turbine, disques biologiques. Le rendement du système employé est mesuré en kilo d'oxygène dissous dans liteau résiduaire pour 1 kilowat d'énergie consommée. Il est admis de dénommer les divers systèmes sous le nom de - lits bactériens : ruissellement au travers d'un matériau poreux - lits bactériens immergés : disques animés d'un mouvement de rotation sur lequel se fixe le lit qui se trouve ainsi alternativement soit dans l'eau épurer, soit dans l'air - boues activées : les bactéries oxydoréductrices sont maintenues en sus pension dans l'eau par procédé mécanique. L'invention a pour objet de combiner les 3 procédés pour augmenter le rendement d'épuration en conservant uniquement les avantages de chacun des procédés, à savoir - lit bactérien en colonnes : très fort rendement d'épuration - lit bactérien immergé : très faible dépense d'énergie - boues activées : absence de colmatage ou de zones mortes. Pour ce faire l'inventeur immagine une succession de colonnes formées de tubes très fortement poreux remplis de matériau genre machefer ou débris de roches volcaniques ou autres matières poreuses de toute origine. Ces colonnes sont assemblées en forme d'étoiles sur un axe central creux. L'ensemble est immergé dans un canal semi-cylindrique horizontal et animé d'un lent mouvement de rotation. Le tube central formant axe de rotation se trouve à demi immergé. - Ainsi les bactéries se trouvent à l'intérieur de chaque colonne. Lorsque la colonne est immergée, elle absorbe une certaine quantité d'eau et d'impuretés à réduire. Lorsqu'elle se trouve en position émergée, liteau ruisselle à l'intérieur du matériau, tombe dans le collecteur central d'ou elle est évacuée vers le rejet. - Parallèlement lorsque la colonne émerge, une partie de l'eau retombe sur le bassin, divisée sous la forme de fines gouttelettes, ce qui permet une absorption importante d'oxygène nutritif. - Fnfin le mouvement de rotation des colonnes dans le bassin suffit pour maintenir un mouvement de boues qui sont parfaitement oxygénées donc activées. - un zone morte au fond du bassin permet aux boues alourdies de se décan- ter et de se concentrer hors de la zone d'agitation. Les colonnes sont constituées de carcasses cylindriques (A) dans lesquelles sont introduites le matériau en grains (B) poreux retenu par un manchon à tissage très ouvert (C). Chaque colonne est fixée sur un axe central évidé, par exemple un tube (D). L'ensemble des éléments est disposé en étoile (E) dans un bassin (F) rempli d'eau à épurer. L'immersion se fait jusqu'à l'axe du tube (D) qui sert de collecteur d'eau épurée. Un organe mécanique ou hydraulique ou autre (G) donne un mouvement de rotation à l'ensemble. En fond du réservoir (F) est aménagée une zone morte (H) ou sont recueillies les boues en cours de minéralisation. îles sont périodiquement soutirées par un canal (I). Afin d'éviter que les matériaux poreux, support du lit bactérien, tombent dans le tube central, l'orifice de raccordement de la colonne sur blase comporte un dispositif de grille à auto nettoyage (K), le mouvement de nettoyage étant simplement provoqué par la force gravitaire. Lorsque la colonne est en position verticale émergée, le clapet du dispositif tombe sur son siège et ne laisse passer que l'eau épurée. En position opposée, la te te du clapet tornbe vers le bas dégageant un orifice important qui permet aux impuretés éventuellement coincées dans le clapet de se dégager par simple poids. En épuration biologique d'eau résiduaire urbaine, la D B o 5 est de l'ordre de 20 kg par habitant et par an. L'énergie néces- saire & à ladestruction d'un kilo de D B 0 5 est environ de 0,5 KW dans les procédés de boues activées et de 0,2 KW dans les procédés de disques biologiques. Plus faible encore dans les procédés de lits bactériens statiques, mais l'inconvénient de ces derniers est de nécessiter des in vestissements très importants en volume des ouvrages et en prix. Grace à la présente invention la combinaison des 3 procédés a l'avantage de permettre des investissements aussi faibles que dans les systèmes d'aération mécaniques (boues activées) ou de lits bactériens immergés (disques) et d'obtenir des dépenses d'énergie aussi faibles que dans les lits bactériens statiques. Enfin Ilassemblage en plusieurs étages de ce genre d'équipement, combiné ou non avec recyclage, permet une destruction biologique poussée au maximum, ouvrant un champ d'application à des rejets industriels très difficillement bio-dégradables. REVEND T C A T IONS 1 ) Système d'épuration biologique des eaux résiduairen composé d'une succession de lits bactériens statiques animés d'un mouvement de rotation permettant d'obtenir les avantages d'un lit bactérien immergé et provoquant en réaction un lit de boues activées par aération à l'intérieur du bac de rétention des eaux à épurer. 2') Ensemble selon la renvendication (1) carractérisé par le fait que les lits bactériens sont constitués de colonnes ajourées remplies de matériaux poreux. 3 ) Ensemble selon la revendication (1) dans lequel l'axe central assemblant les colonnes est évidé et sert de canal d'écoulement. 4X) Ensemble selon la revendication (1) dans lequel un système de filtre auto nettoyant empêche toute perte de support du lit bactérien et toute obsturation. 5~) Ensemble selon la revendication (1) dans lequel le réservoir de rétention du liquide comporte une zone morte pour l'aecu- mulation des boues. 60) Ensemble selon les revendications (1-234-5) dans lequel la combinaison à plusieurs étages permet des épurations très poussées.