Brevet FR2332958A1 — publié le 19770624

La présente invention a trait au domaine-du traitement, par voie physique, des eaux résiduaires, notamment des eaux industrielles de rejet et des eaux d'égouts brutes. Elle concerne plus spécialement un procédé et un dispositif faisant appel à la filtration, par micro-tamisage, de telles eaux et permettant d'obtenir, après traitement, un effluent dans lequel les paramètres : matières en suspension, demande chimique en oxygène, demande biologique en oxygène ont des valeurs notablement diminuées par rapport à celles caractristiques de l'eau brute. On sait que les eaux usées telles que par exemple les eaux d'égouts, municipales ou industrielles, doivent subir une série de traitements physiques et, éventuellement, chimiques ou biologiques, avant de pouvoir être rejetées à la rivière sans créer de pollution et être réutilisées. Par exemple, on effectue habituellement une série d'opérations dénommées: dégrillage, c'est-à-dire arrêt par des grilles ou tamis des amas de matières en suspension, dessablage, c'est-à-dire décantation des sables et boues, et dégraissage, destiné à la séparation des eaux et graisses qui surnagent à la surface. Ces traitements exigent la mise en oeuvre d'installations dont les coûts de réalisation et les frais d'exploitation sont élevés.Certes, on a proposé dans certains cas de remplacer au moins une partie des opérations précitées par une filtration plus ou moins poussée mais les appareillages proposés à cet effet consomment une assez grande quantité d'énergie électrique, ce qui augmente notablement le coût du traitement. Il se pose donc le problème de pouvoir effectuer un traitement rapide et efficace des eaux résiduaires sans nécessiter les importants investissements habituels et dont les frais d'entretien des dispositifs mis en oeuvre sont réduits au minimum, à un taux supportable par les collectivités et les industriels. L'invention apporte une élégante solution à ce problème en proposant un procédé de traitement physique qui ne nécessite en principe aucune énergie électrique et un dispositif de tamisage poussé des eaux qui permet, seul ou associé s'il y a lieu à des traitements complémentaires, d'obtenir des effluents directement rejetables en cours d'eau ou rivières et conformes aux normes des législations actuelles en vigueur sur les principaux territoires du monde. Le nouveau procédé selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que, après passage dans un dégraissseur pour provoquer une rupture d'émulsion des graisses, les eaux et leurs éléments en suspension sont soumis à un micro-tamisage puis séparés en effluents traités et déchets stockés en compostier, la succession des opérations étant effectuée en continu et en l'absence de toute fourniture d'énergie électrique. En pratique, l'admission et la circulation des fluides, dans chacune des phases opératoires du procédé, se fait par simple gravité ou refoulement. Toutefois, on peut adjoindre, si désiré, ne opération d'insufflation d'air surpressé pendant les phases de rupture d'émulsion et de micro-tamisage et prévoir, à certaines périodes, l'entraînement du dispositif de filtration par un système moto-réducteur Dans sa forme générale, le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend essentiellement un dégraisseur ou rupteur d'émulsion, statique, d'où les eaux et matières en suspension s'écoulent sur un appareil tamiseur à tambour dont la rotation est provoquée en permanence par le débit de fluide à traiter, les déchets et boues égouttées étant récupérés gravitairement dans un compostier à fermentation. Selon une particularité de ce dispositif, le dégraisseur, canal de ralentissement et de flottation des corps gras de type connu en soi, présente une sortie par siphon de façon à admettre sur l'appareil tamiseur d'une part les éléments flottants agglomérés et les éléments lourds et d'autre part les eaux à traiter. L'appareil tamiseur, qui constitue l'élément essentiel du dispositif selon l'invention, comprend principalement: a) un châssis ou socle supportant un palier de roulement, une gaine d'alimentation en eaux brutes,-une gaine d'évacuation des déchets égouttés, et une canalisation de sortie des eaux filtrées, b) un tambour tournant supporté en porte-à-faux par ledit palier et dont le gabarit est constitué par des profilés rayonnants en forme de U, ce tambour comportant - un disque plein, disposé côté entraînement du tambour et soudé sur l'axe de ce dernier et sur lesdits profilés, - deux flasques (un côté entralnement, un côté admission) sous forme de couronnes ayant un profil droit complété par une partie rentrante vers l'intérieur du tambour ;; - des séries de lames formant augets, à parties droite et cintrée, assurant la liaison entre les flasques - des cadres en cornière soudés sur les flasques, munis de vis de fixation de l'élément de filtration visé ci-après, par l'intermédiaire de couvre-joints - au moins une toile filtrante réalisée en plusieurs panneaux et maintenue sur la largeur du tamis par lesdits couvre-joints. D'autres détails relatifs à la structure et au fonctionnement du nouveau dispositif apparaitront dans la descrip tion qui suit, faite par référence aux planches de dessins annexées où l'on peut voir - figure 1, une représertation schématique du micro-tamiseur à tambour rotatif selon l'invention, vu de dessus - figure 2, une coupe selon B-B de la figure 1, montrant lten- semble des éléments du micro-tamiseur en position sur son socle d'appui au sol ; - figure 3, une vue de profil de l'appareil précité, ou coupe C-C de la figure 2 ; - figure 4, un détail de fixation de la toile sur le tambour. filtrant du tamiseur en cause - figure 5, une vue détaillée d'une section de ce tambour ; - figures 6, 7, et 8, divers modes d'utilisation et de fonctionnement du dispositif selon l'invention avec utilisation préalable, ou non, d'un dégraisseur statique ou à air compressé. On se réfèrera tout d'abord aux figures 1 à 5, qui illustrent un mode de réalisation, non limitatif, d'un micro-tamiseur à tambour dont la rotation est assurée uniquement par le débit d'alimentation de l'eau à traiter et qui constitue ltor- gane essentiel du dispositif selon l'invention. Le tambour à tamis de filtration, désigné d'une fa çon générale par 1 > est supporté en porte-à-faux, par son axe 2, dans un palier de roulement 3 fixé sur l'une des extrémités d'un socle ou châssis haut 4 lequel, réalisé avantageusement à partir de profilés normalisés 5 en forme de U, supporte lui-même une gaine ou goulotte d'admission des eaux brutes 6, une gaine ou goulotte 7 d'extraction des déchets retenus par filtration et une canalisation de sortie 8 des eaux fil trées. La structure et les modes de fixation de ces organes seront décrits plus loin en détail. Selon une variante de réalisation visible sur la figure 2, le socle haut 4 peut être complété, si des besoins particuliers l'imposent, par un socle bas 9, éventuellement muni d'une bâche de réception (non représentée).Dans ce cas, on peut avantageusement prévoir un cuvelage en tôle avec deux joues latérales et une sortie permettant le raccordement direct du collecteur 8 d'évacuation des eaux filtrées. Le filtre-tambour 1 est constitué par une carcasse en profilés de section en U rayonnants 10, sur laquelle est fixé, coté entralnement ( gauche sur la figure 3) un disque plein 11 qui, par ailleurs, est soudé sur l'axe 2 du tambour. Aux extrémités des profilés 10 sont prévus deux flasques 12 et 13, ltun coté entraînement (12), l'autre coté admission (13), qui, ayant la forme de deux couronnes, présentent sur la plus grande partie de la largeur un profil droit 14, complété par une partie rentrante 15 inclinée d'environ 45 degrés par rapport à la partie droite. La liaison entre ces flasques est effectuée au moyen d'une série de lames 16 formant augets et constituées également par une partie droite 16a et une partie cintrée 16b.On a également fixé, par soudure, sur les deux flasques 12 et 13, une série de cadres en cornière 17 (par exemple cinq) qui sont munis de vis 18 permettant la fixation par écrous 19 de la toile filtrante 20 par l'intermédiaire de couvre-joints 21 disposés sur la largeur du tamis et destinés à assurer l'étanchéité entre les différents panneaux du tambour. Sur toute la largeur périphérique du tambour 1 on fixe la toile filtrante 20, de préférence sous la forme de plusieurs panneaux pour faciliter le remplacement. Cette toile filtrante peut avantageusement être réalisée en matière plas tique armée, par exemple en polyamide de type "nylon" armé, dont le diamètre de mailles peut varier de 20 à 200 microns selon le type d'utilisation et d'eaux à traiter. La goulotte 6 d'admission des eaux brutes forme un déversoir sur la largeur du tamis et est équipée d'un écran réglable 22 qui permet de calibrer la hauteur de la lame d'eau sur la partie 23 formant déversoir. Cette goulotte est fixée par soudage (en 24, 25 figure 1) sur l'un des profilés 10 de façon à assurer le maintien en porte-à-àux du tambour 1. La goulotte 7 d'extraction des déchets présente des pentes droite-gauche et avant - arrière, la partie arrière étant délimitée par les points a (figure 2) alors que la partie avant est délimitéé par les points b. L'ensemble est maintenu (en 26, 27 figure 1) par des profilés soudés.La sortie des déchets de cette goulotte 7 (selon la flèche 28 de la figure 3) s'effectue par gravité soit dans un compostier soit dans un wagonnet (éléments non représentés ) o Selon un perfectionnement, une rampe de pulvérisation d'eau, visible en 29 sur la figure 3, peut être prévue pour procéder, si nécessaire, au décolmatage de la couche de déchets maintenus sur la toile filtrante 20. Cette rampe 29, constituée par exemple par un tube muni d'une fente sur toute la longueur de la toile filtrante, est disposée en porte-à-faux au-dessus du tambour 1 et est alimentée par une canalisation 30 munie d'un robinet-vanne 31 qui peut être commandé manuellement, par exemple une fois par jour pendant quelques minutes. Selon une autre variante qui sera expliquée plus loin, on peut également procéder au décolmatage à l'aide 'd'air sous pression, cette solution présentant cependant l'inconvénient d'une consommation électrique pour le fonctionnement du surpresseur d'air. En fonctionnement, l'eau résiduaire souillée est introduite par le seuil de la goulotte d'admission 6 et, dirigée par l'écran réglable 22, s'écoule selon la flèche 32 sur l'auget 16 situé immédiatement en-dessous puis, par surverse, sur le second auget disposé sous le premier sur la périphérie du tambour 1. Le poids de l'eau assure alors la rotation naturelle du tamis, cette dernière se trouvant accélérée au fur et à mesure que le tamis 20 se colmate puisque le volume d'eau est maintenu dans les augets 16.On trouve alors successivement, dans le sens de rotation du tambour, représenté par la flèche 33 sur la figure 2, cinq zones distinctes de fonctionnement, à savoir - une zone 34 pour l'admission et la filtration de l'eau, - une zone 35 pour la filtration et l'égouttage, - une zone 36 destinée essentiellement à ltégouttage, - une zone 37 correspondant au décolmatage et à la chute des déchets, entraînés dans la goulotte 7, - enfin, une zone 38 correspondant à l'aération de la toile filtrante et où peut être entrepris le nettoyage éventuel à liteau sous pression, comme dit ci-dessus. En pratique, le colmatage de la toile par les matières retenues à la filtration, présente un certain nombre d'avantages. Il permet notamment d'améliorer la filtration à travers le film qui s'est formé au fur et à mesure sur la toile et, par ailleurs, ce film joue dans certains cas le rôle de disque biologique pouvant permettre d'éviter, lorsque les débits d'eau à traiter sont faibles, le recours à la fermentation biologique selon la technique classique. Bien entendu, les dimensions du dispositif sus dé crit de micro-tamisage et de ses différents organes peuvent varier et sont adaptables à tous les débits lesquels peuvent, par exemple être compris entre 10 et 140 m3/heure. Pour un diamètre donné de tambour, par exemple de 2 mètres, on peut jouer à la fois selon la nature des eaux à traiter, sur la longueur du tamis et la finesse des mailles de la toile filtrante. Grâce à la mise en oeuvre du micro-tamiseur rotatif selon l'invention, on peut atteindre des taux de diminution de pollution extrêmement importants pour l'eau usée. Par exemple, on parvient à faire chuter d'environ 60 % le poids de matières solides en suspension (M.E.S.) de l'eau initiale et à obtenir des diminutions d'environ 55 ffi de la DBO et la DCO. Ainsi, dans de nombreux cas, le dispositif permet d'éviter les opérations de dégrillage, dessablage, dégraissage, décantation primaire qui sont habituellement mises en oeuvre dans les traitements conventionnels d'eaux résiduaires. Lorsque les eaux à traiter sont fortement cha#rgées en pollution, il est avantageux de déposer en série deux microtamiseurs selon l'invention, le second étant muni d'une toile à mailles plus fines que le premier. On se réfèrera maintenant aux figures 6, 7 et 8 des dessins annexés qui illustrent, très schématiquement, divers modes de mise en oeuvre du procédé et d'utilisation de l'appareillage selon l'invention. Dans le cas représenté sur la figure 6, le traitement des eaux est effectué à l'aide, uniquement, du micro-tamiseur 39 à tambour tournant sous la charge propre de l'eau d'alimentation 40. Les déchets sont évacués en 41 vers un silo, wagonnet ou compostier. Les eaux traitées issues de 42 sont évacuées directement vers le milieu récepteur ou dans une installation biologique ou encore sur un second micro-tamiseur de l'invention. Un éventuel décolmatage à 1!eau du tamis, figuré par 49, peut être effectué si nécessaire. Dans Exemple schématisé sur la figure 7, le procédé met en oeuvre un compartiment 43 de rupture d'émulsion muni d'un siphon d'alimentation 44. Les eaux, les suspensions de graisses et meme les éléments lourds, tels que sables ou analogues, sont alors tous admis, par 45, sur le microtamiseur 39 où les éléments gras et produits lourds retenus sur la toile filtrante servent à fixer les autres matières en suspension de l'eau à traiter. Comme dans le cas précédent, on peut procéder à un décolmatage à l'eau 49. Selon la variante de la figure 8 où l'on utilise également un rupteur d'émulsion 43 muni d'un émulseur 46 de reprise des lourds, on a prévu une injection d'air surpressé 47 au sein du compartiment 43, cet air pouvant servir, en 48, à décolmater la couche de matériaux retenus sur la toile du tamiseur 39. REVENDICATIONS 1 / Procédé de traitement des eaux résiduaires telles que eaux industrielles, eaux d'égouts et analogues par séparation des matières en suspension au moyen de filtration égouttage, le procédé étant c a r a c t é r i s é en ce que, après passage dans un dégraisseur pour provoquer une rupture d'émulsion des graisses, les eaux et leurs éléments en suspension sont soumis à un micro-tamisage puis séparés en effluents traités et déchets stockés en compostier, la succession des opérations étant effectuée en continu et en l'absence de toute fourniture d'énergie électrique. 20/ Procédé selon la revendication I, c a r a e t é r i s é en ce que l'admission du fluide à traiter, dans chacune des phases opératoires, se fait par gravité ou refoulement. ) / Procédé selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'on adjoint, si désiré, une opération d'insufflation d'air surpressé pendant les phases de rupture d'émulsion et de micro-tamisage. 40/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, prise isolément, c a r a c t é r. i s é en ce qu'il comprend un dégraisseur ou rupteur d'émulsion statique, d'où les eaux et matières en suspension s'écoulent sur un appareil tamiseur à tambour dont la rotation est provoquée en permanence par le débit de fluide à traiter, les déchets et boues égouttées étant récupérés gravitairement dans un compostier à fermentation. 5 / Dispositif selon la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que le dégraisseur, canal de ralentissement et de flottaison des corps gras de type connu en soi, pré sente une sortie par siphon de façon à admettre sur l'appareil tamiseur d'une part les éléments flottants agglomérés et les éléments lourds et d'autre part les eaux à traiter. 60/ Dispositif selon la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que l'appareil tamiseur comprend essentiellement a) un châssis ou socle supportant un palier de roulement, une gaine d'alimentation en eaux brutes, une gaine d'évacuation des déchets égouttés et une canalisation de sortie des eaux filtrées, b) un tambour tournant supporté en porte-à-faux par ledit palier et dont le gabarit est constitué par des profilés rayonnants en forme de U, ce tambour comportant - un disque plein, disposé côté entraînement du tambour et soudé sur l'axe de ce dernier et sur lesdits profilés ; - deux flasques (un côté entra#nement, un côté admission) sous forme de couronnes ayant un profil droit complété pat une partie rentrante vers l'intérieur du tambour ;; - des séries de lames formant augets, à parties droite et cin trée, assurant la liaison entre les flasques ; - des cadres en cornière soudés sur les flasques, munis de vis de fixation de l'élément de filtration visé ci-après, par l'intermédiaire de couvre-Joints - au moins une toile filtrante réalisée en plusieurs panneaux et maintenue sur la largeur du tamis par lesdits couvre-joints. 7 /-Dispositif selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é en ce que la gaine ou goulotte d'alimentation en eaux brutes est équipée d'un écran réglable permettant de calibrer la hauteur de la-lame d'eau sur une partie de la goulotte formant déversoir. 80/ Dispositif selon la revendication 6, c a r a e t é r i s é en ce que l'appareil tamiseur comprend un second châssis, en position basse par rapport au premier et éventuellement muni d'une bâche de réception. 90/ Dispositif selon ;'une quelconque des revendications 6, 7 ou 8, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce qu'il est muni en outre d'une rampe de pulvérisation d'eau, disposée au-dessus du tambour tournant et destinée à procéder au décolmatage de la couche de déchets retenus sur la toile filtrante. 100/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6, 7, ou 8, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce qu'il est en outre pourvu d'un système de décolmatage, par de l'air sous pression, de la couche de déchets retenus sur la toile filtrante. 110/ Dispositif selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é en ce que la toile filtrante est réalisée en polyamide armé, de diamètre de mailles compris entre 20 et 200 microns.