Brevet FR2255264A1 — publié le 19750718

La présente invention a pour objet une station d'épuration d'eau usée, notamment d'eau d'égout. L'invention concerne plus précisément une station d'épuration destinée à traiter les eaux usées des villes côtières avant leur rejet à la mer. Cette station d'épuration est conçue pour utiliser, comme agent de traitement de l'eau usée, l'eau de mer électrolysée On sait que l'eau de mer électrolysée contient notamment des halogènes, principalement du chlore, soit en solution, soit sous forme d'hypochlorite. Elle possède en conséquence des pro priétés oxydantes et bactéricides importantes.Ces propriétés sont mises à profit, dans la station d'épuration de l'invention, pour épurer l'eau usée chargée de matieresorganiques et de microorganismes Cette station d'épuration est principalement caractérisée par le fait qu'elle comporte a) des moyens de prélèvement de l'eau de mer, b) un dispositif d'électrolyse équipé d'une conduite d'entrée raccordée auxdits moyens de prélèvement, et d'une conduite de sortie reliée à un mélangeur; c) un mélangeur constitué par au moins une chambre, situé, par rapport à la sortie du dispositif d'électrolyse, dans la partie inférieure de la station, et comportant une première entrée raccordée à la conduite d'eau usée à épurer, une seconde entrée raccordée à la sortie du dispositif d'électrolyse et une sortie située à la partie inférieure dudit mélangeur;; d) un système d'évacuation raccordé à la sortie du mélan- geur et permettant de conduire les eaux du mélangeur jusqutau lieu choisi pour le rejet à la mer. Selon des modes de réalisation actuellement préférés, la station d'épuration selon l'invention peut en outre présenter les caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison. - les moyens de prélèvement sont constitués par une canalisation plongeant dans la mer et reliée à une pompe qui refoule l'eau de mer puisée dans le dispositif d'électrolyse; - le dispositif d'électrolyse est constitué par au moins une cellule électrolytique; - la cellule d'électrolyse comprend a-)aun corps de cuve qui comporte des conduites d'entrée et de sortie permettant la circulation de l'eau de mer; b) des électrodes formées de plaques verticales et parallèles fixées sur un support isolant constituant la partie supérieure de la cellule; - la cellule d'électrolyse comporte des branchements électriques réalisés de façon qu'alternent successivement anode et cathode; - dans la cellule d'électrolyse, la conduite d'entrée de l'eau de mer est située à la partie inférieure et la conduite de sortie à la partie supérieure de la cellule;; - la station d'épuration peut comprendre plusieurs cellules d'électrolyse, l'entrée d'eau de mer d'une cellule étant raccordée à la sortie de la cellule précédente; - le mélangeur comporte une première chambre dans laquelle débouchent la conduite d'eau usée à épurer et la conduite de sortie du dispositif d'électrolyse, et une seconde chambre reliant la sortie de la première chambre au système d'évacuation; de préférence le fond de la seconde chambre se trouve à un niveau inférieur au niveau du fond de la première chambre - le mélangeur comporte des moyens de brassage du me lange d'eau usée et d'eau de mer électrolysée; - les moyens de brassage sont constitués par un moulin à pales tournant à contre-courant des arrivées d'eau épurer et d'eau de mer électrolysée; - le système d'évacuation est constitué par une conduite dont la pente permet de faire circuler les eaux du mélangeur jusqu'au lieu choisi pour le rejet à la mer. Selon une variante, on prévoit, entre les dispositifs d'électrolyse et le mélangeur, une chambre de retenue raccordée à ceux-ci par des canalisations. Cette chanbre de retenue permet d'emmagasiner des réserves d'eau de mer électrolysée qui seront utiles en cas d'augmentation soudaine du débit ou du taux de pollution des eaux à épurer. La station d'épuration peut encore comporter : a) une conduite de dérivation permettant de faire déboucher directement, si désiré, les eaux usées à épurer dans la seconde chambre du mélangeur; b) une conduite de dérivation permettant de faire déboucher directement, si désiré, l'eau de mer électrolysée dans la seconde chambre du mélangeur. A titre d'exemple non limitatif, on décrira ci-après, de manière plus détaillée, des modes de réalisation de la station d'épuration de l'invention, ainsi que le fonctionnement de cette station, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le schéma d'une station d'épuration costière; - la figure 2 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation particulier de la station d'épuration selon l'invention. - la figure 3 est une vue en coupe suivant Il-Il d'une cellule d'électrolyse faisant partie de la station d'épuration représentée à la figure 2. Cette station d'épuration est construite en béton armé, a proximité de la mer. Ses dimensions dependent dû débit d'eaux usées à traiter. Le bâtiment comporte des dispositifs permettant une aération suffisante. Ces dispositifs d'aération (ventilateurs), sont munis d'un filtre propre à retenir les vapeurs de chlore éventuellement présentes. L'eau de mer est puisée, à partir d'un filtre, au moyen d'une canalisation I reliée à une pompe 2. Le filtre est destiné à empêcher l'entrée des coquillages et des particules solides. I1 est situé soit au fond de la mer, soit au fond d'un bassin de retenue de l'eau de mer. I1 est construit de façon classique (sable, cailloux, etc...). Le filtre peut éventuellement être remplacé par une simple crépine. La pompe 2 refoule l'eau de mer vers l'entrée du dispositif d'électrôlyse. L'eau de mer subit alors une électrolyse pendant qu'elle circule à travers le dispositif d'électrolyse. Le dispositif d'électrolyse comporte soit une seule cellule, soit plusieurs cellules, comme par exemple les cellules 3 et 4 de la figure 2. La cellule 3 (ou la cellule 4) comporte sn corps de cuve de section rectangulaire. Le corps de cuve, de même que le support qui en constitue la partie supérieure, est réalisé par exemple en matière plastique telle que le chlorure de polyvinyle ou--toute autre matière plastique résistant bien à l'eau de mer et aux agents chimiques. Les électrodes sont en platine, ou, de préférence, en graphite. Elles ont la forme de plaques rectangulaires dont la surface dépend du mode d'utilisation de la station. Elles sont fixées sur un support isolant qui constitue la partie supérieure de la cellule et qui en assure la fermeture étanche. Ce support comporte un système de Sûreté pourvu lui-même d'un filtre fixant le chlore, afin de remédier à des surpressions éventuelles dans la cellule. Avec la cellule décrite ci-dessus, les phénomènes d'électrolyse de l'eau de mer sont les suivants: A l'anode, il y a principalement formation de chlore qui se dissout dans l'eau de mer et/ou se dismute en hypochlorite. A la cathode, il y a principalement production d'ions hydroxyles, formation d'hydrogène qui, dans les conditions de marche de la station, se dissout dans l'eau de mer circulante, et formation de magnésie. Pour empêcher que des dépôts ne se forment sur la cathode, il convient d'inverser périodiquement le sens du courant afin de faire fonctionner chaque électrode alternativement en anode et en cathode. Le mélange de la solution de chlore et des eaux cathodiques basiques, à la sortie du dispositif d'électrolyse, favorise la stabilisation du chlore sous forme d'hypochlorite. L'eau de mer électrolysée est introduite dans le mélangeur au moyen de la canalisation 5 ou 6 qui débouche dans la chambre du mélangeur 7. La conduite d'eau usée à épurer débouche également dans cette chambre. La chambre 7 est construite par exemple en béton, avantagéusement revêtue d'une matière plastique résistant à l'eau de mer et aux agents oxydants, notamment un polymère vinylique. La chambre 7 est munie d'un moulin à pales 8 tournant lentement en sens inverse de l'arrivée des eaux. Sur la figure 2, le mélangeur comporte une deuxième chambre 9, dans laquelle se parfait le mélange. La chambre 9 est construite de la même façon que la chambre 7. Elle comporte avantageusement un fond légèrement incliné de façon à éviteR l'accumulation éventuelle de boues. Lachambre de stockage peut être construite avec les mêmes matériaux que la chambre 7. La conduite d'évacuation 10 plonge dans la mer et débouche suffisamment loin pour constituer un réservoir de rejet important; La conduite 10 sert alors de "zone de contact" supplémentaire dans laquelle se parfait la désinfection. La conduite de dérivation 15 permet de faire déboucher directement, si désiré, les eaux usées à épurer dans la chambre 9. Une autre conduite de dérivation 13 permet de faire déboucher directement si désiré, l'eau de mer électrolysée dans la chambre 9. Des conduites de vidange telles que 16 relient le fond des cuves d'électrolyse au mélangeur (chambre 7 ou chambre 9). Les canalisations intérieures de la station, telles que 5, 6, 11, 12, 13, 16 sont réalisées en matière plastique résistant au chlore, par exemple en matière plastique vinylique. Les canalisations extérieures à la station, telles que 1, 10, 14, 15, sont des buses classiques. Toutes ces canalisations sont munies d'un système de vannes représentées sur la figure 2 par des lettres capitales telles que A, B, C, D, etc..., qui permettent l'isolement des différents élé- ments sans pour autant arrêter le fonctionnement de la station. La mise en marche et l'arrêt de la pompe, des cellules d'électrolyseet du moulin à pales, ainsi que l'ouverture ou la fermeture des vannes, (par exemple des vannes électro-magnétiques) peuvent être commandés par un dispositif de minuterie ou par un dispositif quelconque de programmation. La station comporte, aménagé à la partie terminale de l'installation, un dispositif 17 de prélèvement des eaux rejetées en vue de permettre un contrôle bactériologique. On peut également prévoir à l'entrée de la station un dispositif de prélèvement des eaux usées afin de déterminer les quantités d'oxydant nécessaires à l'épuration. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. Station d'épuration de l'eau usée avant son rejet à la mer, caractérisée par le fait qu'elle comporte a) des moyens de prélèvement de l'eau de mer; b) un dispositif d'électrolyse équipé d'une conduite d'entrée raccordée auxdits moyens de prélèvement, et d'une conduite de sortie reliée à un mélangeur. c) un mélangeur constitué par au moins une chambre, situé, par rapport- à la sortie du dispositif d'électrolyse, dans la partie inférieure de la station, et comportant une première entrée raccor dée à la conduite d'eau usée à épurer, une seconde entrée raccordée la sortie du dispositif d'électrolyse et une sortie située à la partie inférieure dudit mélangeur. d) un système d'évacuation raccordé à la sortie du mélangeur et permettant de conduire les eaux du mélangeur jusqu'au lieu choisi pour le rejet à la mer. 2. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de prélèvement sont constitués par une canalisation plongeant dans la mer et reliée à une pompe qui refoule l'eau de mer puisée dans le dispositif d'électrolyse. 3. Station d'épuration selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que le dispositif d'électrolyse est constitue par au moins une cellule électrolytique. 4. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la cellule d'électrolyse comprend a) un corps de cuve qui comporte des conduites d'entrée et de sortie permettant la circulation de l'eau de mer; b) des électrodes formées de plaques verticales et paral vièles fixées sur un support isolant constituant la partie supérieure de la cellule. 5. Station d'épuration selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la cellule d'électrolyse comporte des branchements électriques réalisés de façon qu'alternent successivement anode et cathode. 6. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que, dans la cellule d'électrolyse, la conduite d'entrée de l'eau de mer est située à la partie inférieure et la conduite de sortie à la partie supérieure de la cellule. 7. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend plusieurs cellules d'électrolyse, l'entrée d'eau de mer d'une cellule étant raccordée à la sortie de la cellule précédente. 8. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que le mélangeur comporte une première chambre dans laquelle débouchent la conduite d'eau usée à épurer et la conduite de sortie du dispositif d'électrolyse, et une seconde chambre reliant la sortie de la première chambre au système d'évacuation. 9. Station d'épuration selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le fond de la seconde chambre se trouve à un niveau inferieur au niveau du fond de la première chambre. 10. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisée par le fait que le mélangeur comporte des moyens de brassage du mélange d'eau usée et d'eau de mer élec trolysée. 11. #tation d'épuration selon la revendication 10, caractérisée par le fait que les moyens de brassage sont constitués par un moulin à pales tournant à contre-courant des arrivées d'eau à épurer et d'eau de mer électrolysée. 12. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que le système d'évacuation est constitué par une conduite dont la pente permet de faire circuler les eaux du mélangeur jusqu'au lieu choisi pour le rejet à la mer. 1. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait qu'elle comporte, entre le dispositif d'électrolyse et ie mélangeur, une chambre de retenue raccordée à ceux-ci par des canalisations et permettant d'emmagasiner des réserves d'eau de mer électrolysée. 14. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte une conduite de dérivation permettant de faire déboucher directement si désiré, les eaux usées à épurer dans la seconde chambre du mélangeur. 15. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 8, 9 et 14, caractérisée par le fait qu'elle comporte une conduite de dérivation permettant de faire déboucher directement, si désiré, l'eau de mer électrolysée dans la seconde chambre du mélangeur.