Brevet FR2354972A1 — publié le 19780113

L'invention concerne un récipient de grande capacité pour l'épuration d'eaux résiduaires et d'eaux boueuses, avec une admission et une évacua- tion et avec des dispositions d'enlèvement de la boue déposée, ce récipient présentant par rapport à un axe vertical des parois de délimitation intérieure et extérieure. On connatt des dispositions destinées à cette fin, sous diverses formes et réalisations. Il existe ainsi une installation d'épuration des eaux ré siduaires avec chambre de décantation et chambre de putréfaction des boues reliée à la précédente pour la pré-épuration de l'eau résiduaire avec un lit d'égouttement. L'eau résiduaire est amenée â ce lit d'égouttement par un arroseur De plus, il existe aussi une cuve de post-clarification où le lit d'égoutteaent est placé au-dessus de la cuve de post-clarification de forte conique et où la chambre de putréfaction des boues entoure la cu ve de post-clarification. Cette cuve de pout-clarification est reliée au lit d'égouttement par un cylindre plongeur.Au bord supérieur se rattache une cuvette d'égouttement formant le fond du corps d'égouttement et cette cuvette s'étend par une pente jusqu'au cyclindre plongeur. Le cyclindre plongeur est disposé dans l'axe de la cuve de post-elaritacation, et la cuvette d'égouttement a la forme d'un cône peu profond. On coinatt aussi une installation d'épuration des eaux résiduaires du type mécanique et biologique, avec une cuve de clarification et une chambre de putréfaction des boues disposée au-dessous et communiquant avec cette cuve par des ouvertures disposées dans la région du fond de la cuve de clarification, cette cuve et cette chambre formait ensemble un récipient commun et unitaire. La cuve de clarification est traversée par une conduite d'évacuation flexible dont l'extrémité d'entrée est fixée à un dispositif flottant servant de barrage pour retenir les impuretés qui flottent. L'extrémité du c8té sortie traverse la paroi de la cuve et passe sons l'arrivée dans la cuve; la seotion de la conduite d'évacuation est plus petite que la section de l'amenée dans la cuve, de sorte que la cuve de préclarification a une chambre tampon doit la hauteur correspond à la distance verticale entre l'arrivée à la cuve et l'extrémité coté sortie de la conduite d'évacuation Dans une autre disposition connue de clarification des eaux résiduaires, comprenant une cuve d'aération rattachée par au moi-ns une conduite à un dispositif d'aération et une cuve de post-clarification liée par une conduite à cette première cuve, cette cuve de post-clarification possède une rigole d'évacuation qui est reliée par une conduite à une cuve de concentration de boues.A la cuve de concentration est alors rattachée une conduite de retour allant è la cuve d'aération et servant à l'eau qui se ras semble au-dessus de la boue concentrée. Cette conduite débouche par une pente libre, au-dessus du niveau prédéterminé de liquide, dans la cuve d'aération. On connaît également une installation de clarification de boue activée en béton armé, qui fonctionne selon le procédé de circulation des suspen- sions, dans lequel on ajoute au liquide a clarifier de l'air frais, de l'o xygène ou un mélange de ceux-ci. Pour soumettre de manière uniforme le li- quide à clarifier au courant de gaz insufflé, ce liquide doit être extraf- né en rotation autant que possible sans formation de tourbillons ou de retours de courant.Cette installation possède une enveloppe extérieure qui, d'une part, constitue la chemise du récipient et dans laquelle, d'au- tre part, est insérée une deuxième enveloppe, intérieure et de révolution, une fente étroite étant laissée entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe intérieure1 au bord do rattachement inférieur, pour permettre une circulation uniforme de l'eau résiduaire autant que possible sans perturbation de l'écoulement de la veine fluide. Ces diverses dispositions sont es partie très dispendieuses et elles nécessitent aussi des appareils couteux. L'invention se propose de créer un récipient de grande capacité dans lequel on puisse réaliser, au point de vue de la technique du procédé, les éléments classiques d'épuration des eaux résiduaires - préfabrication, nettoyage biologique selon le procédé des boues activées, et stabilisation des boues - sans que cela nécessite cependant une depense particulière en appareil. Selon l'invention, on obtient ce résultat particulièrement par une conformation du récipient, ea- ractérisée en ce que la paroi de délimitation intérieure ainsi qu'au moins une partie de la paroi de délimitation extérieure sont formées par des sur faces d'enveloppe coniques, la paroi de délimitation intérieure étant constitube par une surface d'enveloppe conique ou un système de surfaces d'ex- veloppe coniques à peinte dirigée vers le haut, et la paroi de délimitation extérieure se composait d'au moins deux zones de surface conique d'incli- naisons différentes, dont la zone inférieure s'étend, pour former une cham- bre annulaire de décantation à section en forme de coin, du bord inférieur de la surface d'enveloppe conique intérieure vers le haut et l'extérieur Jusqu'au raccordement direct, ou jusque'au bord d'une pièce cylindrique de raccordement, avec le bord de la zone conique supérieure, tandis que l'as- gle d'ouverture &alpha; de de la zone de surface conique supérieure est plus grand que celui ss de la surface conique intérieure, que le bord supérieur de la zone de surface conique supérieure délimite une ouverture recevant des rigoles de trop-plein et de prélèvement pour l'évacuation dos eaux résiduaires épurées et que les ouvertures d'introduction des eaux résiduaires et des eaux boueuses à clarifier se trouvent dans la région du bord inférieur de la zone de surface conique extérieure supérieure. On prévoit, dans la virole limitant l'ouverture, les installations qui doivent être accesibles comme l'amenée et l'évacuation des liquides à traiter, éventuellement des amenées de gaz et le dispositif d'enlèvement de boues. Ces installations sont concentrées sur un espace étroit pour faciliter l'entretien et le nettoyage. On peut écarter l'influence de condi- tions climatiques extrêmes simplement par un recouvrement ou une construc- tion au-dessus de la surface relativement petite de la virole.De mimes on se protège de manière simple de l'émission de nuisances de genres les plus divers telles que le bruit, les aérosols et des odeurs réapparaissant toujours dans les conditions défavorables, par une construction disposée audessus de la virole de dimensions relativement petites. Dans la virole, on peut, en choisissait la forme et la position de la rigole d'arrivée et de la rigole de sortie, disposer un simple extractear de boues flottant. La forme du récipient de grande capacité est essentiellement conçue pour qu'après achèvement, seule de la construction, la virole dont on rient de parler fasse saillie sur le sol. Les chambres de clarification et de réaction à proprement parler sont souterraines. Elles sont limitées vers le haut par un couvercle convenable qui se monte sur la virole et qui est recouvert. Le niveau d'eau lui-mêxe se trouve en fonctionnement dans la virole mime. Une rigole annulaire est constituée par une surface annulaire extérieure inclinée vers le centre et une surface intérieure incline vers l'extérieur Cette rigole de decan- tation est subdivisée, par des surfa en biais disposées radialement, en plusieurs entonnoirs de décantation. Cette réalisation de la chambre annulaire de décantation dans la région inférieure du récipient de grande ca- pacité permet d'enlever la boue sans racloir mécanique. Les particularités essentielles du récipient de grande capacité selon l'invention sont t faibles besoins en surfaces du fait de la grande profondeur, forme favorable à la solidité, par suite confits réduits aux volumes de construction en mètres-cubes et insensibilité à l'affaissement, contrairement aux cuves peu profondes à grandoesurfaces. I1 est également possible de subdiviser le récipient en plusieurs sec- teurs par des cloisons radiales. On peut alors prévoir dans un récipient des étapes différentes dans la technique du procédé, les secteurs individuels de cet unique récipient subdivisé par des cloisons, pouvant être hy drauliquelent réunies les uns aux autres. On va maintenant décrire l1invention-plus en-détail à l'aide du dessin joint dans lequel t la fig 1 représente une coupe verticale d'un récipient de grande capacité sans installations; la fig 2 représente une coupe verticale d'un récipient de grande capacité dais une forme légèrement modi- fiée par rapport à la fig 1 avec des installation; les fig 3 et 4 sont des vues de dessus de la virole médiane du récipient de la fig 2, mais à plus grande échelle; la fig 5 est une coupe verticale selon la lige; V-V de la fig 4 et la fig 6 une coupe selon la ligne VI-VI de la fig 1. Le récipient de grande capacité selon la fig 1, qui est ici représen- té en coupe verticale, présente par rapport à un axe médian vertical 1 une paroi de délimitation intérieure 2 et une paroi de délimitation exte- rieure 3. La paroi de délimitation intérieure 2 est formée de deux surfaces d'enveloppe coniques 4 et 5, qui conversent vers le haut.La paroi de délimitation extérieure présente deux zones de surface conique 6 et 7. La zone de surface conique inférieure 6 se développe de manière à former une chambre de décantation annulaire 8 qui a une section en forme de coin et qui converge vers le berd inférieur 9 de la surface d'enveloppe conique intérieure 4. L'angle d'ouverture &alpha; de la zone de surface conique supérieure 7 qui converge vers le haut est plus grand que celui ss de la surfa- ce d'enveloppe conique intérieure supérieure 5, de sorte que ces deux surfaces d'enveloppe coniques ou zones de surface coniques 5 et 7 délimitent un interstice qui se rétrécit vers le haut.L'ouverture supérieure 30 de la zone de surface conique extérieure 7 possède une virole 10 délimitée par une paroi cylindrique. il est approprié que la hauteur h de la chambre annulaire de déean- tata on 8 soit plus faible que la hauteur h2 du chapeau conique 7 qui lui est rattaché vers le haut. On voit sur la fig 1 que. la surface d'enveloppe conique intérieure 2 présente deux zones d'inclinaisons différentes. A l'intérieur de la virole 10, on a formé un récipient Il en forme de coupelle sur la pointe de la surface d'enveloppe conique intérieure 2. La paroi intérieure de la virole 10 forme en outre partie d'une rigole 12 s'é- tendant le long du bord. On a prévu de plus une rigole 13 concentrique à l'intérieur de la virole 10, et une paroi latérale 14 de cette virole forme trop-plein. Les rigoles 12 et 13, ainsi que le récipient 11sont en liaison avec des tuyaux ou rigoles d'alimentation et de prélèvement, ce qui sera expliqué à propos des figures restant à décrire dans ce qui suit. La chambre annulaire de décantation 8, dont la section a la forme d'un coin, possède des surfaces de fond 16 inclinées les unes par rapport aux autres comme des toits à deux pentes et se succédant ea zig-zag, dont l'arS- te de sommet 17 est dirigée radialement et se trouve inclinée par rapport à l'axe média--vertical 1. La fig 1 montre exclusivement la forme particulière de construction du récipient de grande capacité, dont, seule, émer ge du sol 15, après achèvement, la virole 10. Les installations nécessaires pour le fonctionnement de ce récipient de grande capacité n'ont pas été représentées ici. La fig 2, en combinaison avec les fig 3 à 5, montre un récipient de grande capacité, installé de manière à pouvoir fonctionner, du type visible sur la fig I, mais avec quelques modifications constructives. On remarquera préalablement que l'on a utilisé -les mêmes nombres de référence pour désigner des pièces identiques, mais que, pour les distinguer, on leur a ajouté un trait d'indice. En ce qui concerne les différeaces déjà indiquées dans la configuration du corps de construction, on doit signaler ici que la paroi de délimitation intérieure 2' est, dans la réalisation selon la fig 2, formée par une surface d'enveloppe conique unique de pente unitaire.Les deux zones de surface conique extérieures 6' et 7' ne se rencontrent pas directement l'une avec l'autre, mais on a inséré ici une parei intermédiaire cylindrique i8. Le récipient lui-même est de manière appropriée fabriqué en une construction monolithique. il ne serait cependant pas exclu de réaliser un récipient de cette sorte également en une construction en acier soudé. En ce qui concerne maintenant les installations, des tubes d'alimeata- tion 19 sortent, à l'intérieur du récipient, du fond des rigoles 12, en étant répartis radialement en étoile et ils s'étendent le long du couvercle du récipient incliné en biais, jusqu'au bord inférieur de la zone de surface conique supérieure 7', c'est-à-dire jusqu'à l'endroit ou la paroi cylindrique 18 se rattache à la zone de surface conique supérieure 7'. On peut voir sur la fig 4 les orifices 20 de ces tuyaux 19 qui se trouvent dans la rigole 12'. Sur cette fig 4 on voit aussi que le fond de cette rigole 12' est ondulé, ce qui est représenté par les lignes radiales 22, les orifices 20 des tuyaux 19 se trouvant chacun dans une des vallées de l'on- de. Une rigole ou un tuyau d'alimentation 21 (fig 4) arrive de l'extérieur dans cette rigole 12'. Dais la région de la paroi cylindrique 18 et à une certaine distance de celle-ci, on a prévu une paroi de séparation 23 qui s'étend sensiblement sur la hauteur du tronçon de paroi cylindrique 18 et qui délimite une fente annulaire par son bord inférieur 32 en combinaison avec le tronçon de paroi cylindrique 18. Par son bord supérieur cette paroi de séparation 23 est fixée à la zone de surface conique 7'. Les-orifices de sortie 24 des tuyaux de chargement 19 se trouvent à l'arrière de la paroi de séparation 23. Cette paroi de séparation 23 peut présenter des fentes verticales qui peuvent éventuellement être de grandeur modifiable. Ces fentes n'ont pas été représentées ici. Au sommet de la surface d'enveloppe conique intérieure 2' on a prévu un récipient 11' du genre coupelle. De l'endroit le plus profond de sen fond, une conduite 25 va vers l'extérieur. Des conduites de montée de boue 26, réparties comme des rayons, ont une de leurs extrémités située dans les endroit collecteurs 27' de la chambre annulaire-de décantatien 8' et dè- bouchent par leur extrémité supérieure 28 dans le récipient du genre cou- pelle 11. La deuxième rigole 13', disposée concetriquement a la rigole 121 que a décrite en premier lieu, est on communication avec l'espace interne du récipient de grande capacité, et- cela par la paroi annulaire 14' for- mant trop-plein. A partir de cette rigole 13' une rigole disposée radia- lement, ou tuyau 29 disposé radialement, va vers l'extérieur. Le nombre de tuyaux d'alimentation 19 correspons au nombre d'orifices 20 que l'on peut remarquer sur la fig 4.De plus, à chaque endroit collecteur 27' on adjoint une conduite de montée 26 de sorte que lton a une pluralité cor respondante d'orifices 28 de ces conduites da montée 26 dans le récipient Il. La disposition décrite précédemment en se référant aux fig 2 à 5 fonc- tienne de la manière suivante. A partir de la rigole de distribution 12' prévue dans la virole 10' et alimentée en eau sale par la rigole ou le tuyau 21, liteau sale introduite pénètre dans le récipient en étant répartie uniformément, par l'intermédiaire des tuyaux distributeurs 19 en forme d'étoile, ou disposés en forme d'étoile, dont les orifices internes 24 se trouvent à l'arrière de la paroi de séparation 23. I1 en résulte une ali mentation très uniforme et calme dès le début, à l'intérieur du récipient. Du fait du volume du récipient que l'ou voit ici s'accroissant en direction aval, la vitesse d'écoulement de l'eau sale baisse rapidement de sorte que les particules en grains se séparent vite de l'eau résiduaire; en plus, à cause du renversement qui suit de la direction d'écoulement (voir les flèches inscrites sur la fig 2) la coagulation est extraordinairement favorisée.L'eau libérée des particules dures en grains s'écoule lentement vers le haut à une vitesse qui s'accroît progressivement vers le haut par suite du rétrécissement du récipient L'eau coulant maintenant lentement vers le haut et s'accélérant peu à peu atteint la paroi annulaire 14' de la rigole 13' formant trop-plein d'où, par une conduite ou rigole telle est amenée à un traitement ultérieur ou au rejet. Contrairement aux cuves de clarification classiques, il n'est pas nE- cessaire ici d'avoir un enlèvement mécanique des boues par racloirs. La boue coule dans les enfoncements du genre entonnoirs et peut être montée par les conduites de montée 26 ou installations connues similaires. En particulier, il faut ici aussi remarquer que la forme de la cuve de clarification qui vient d'être décrite présente une très grande section dans la région du niveau de boue et que, par suite, -les propriétés de concentration et de stockage de la boue lors de pointes de charge, telles qu'elles sont exigées par les cuves de post-clarification des installations d'actiration, se trouvent optimales. La chambre annulaire du récipient peut être subdivisée par des cloi aons radiales ce qui n'a pas eté indiqué dans les figures. Dans une telle subdivision du récipient on peut, dans une seule grande capacité, prévoir différents processus de la technique du procédé. Entre les rigoles d'eau 12 et 13 de la virole disposées concentriquement l'une à l'autre, on peut aussi, outre les rigoles ou tuyaux d'amenée et de sortie 21, 25 et 29, prévoir aussi des rigoles ou tuyaux s'étendant radialement dans lesquels la régulation hydraulique s'effectue par l'insertion d'écrans de tiroirs, de clapets ou organes analogues. La disposition décrite précédemment remplit les conditions nécessaires à la clarification des eaux résiduaires et des eaux boueuses d'une manière remarquable. L'eau sale doit présenter une vitesse d'entrée suffisante pour que la boue ne se dépose pas déjà dans la rigole d'amenée. Dans le récipient même l'eau sale doit cependant avoir une très faible vitesse. La vitesse d'écoulement est très petite après l'entrée dans la chambre de décantation. Avant tout, au début du processus de dépôt, le liquide7 a une vitesse d'écoulement très faible et il présente un calme maximal. Cela donne un taux de séparation élevé. Comme des recherches scientIfiques l'ont montré, et comme cela a été confirmé par des recherches pratiques, après l'écoulement d'un temps déterminé, il nty a plus aucune séparation efficace des particules solides. La disposition décrite précédemment tient également compte de ces connaissances. REVENDICATIONS 7 - Récipient de grande capacité pour l'épuration d'eaux résiduaires et d'eaux beueses, avec une admission et une évacuation et avec des dispe- sitions d'enlèvement de la boue déposée, présentant par rapport à un axe vertical des parois de délimitation intérieure et extérieure, caractérisé en ce que la paroi de délimitation intérieure (2, 2') ainsi qu'au moins en partie la paroi de délimitation extérieure (3, 3') sont formées par des surfaces d'enveloppe coniques 5', 7'), la paroi de délimitation intérieure (2, 2') étant constituée par une surface d'enveloppe conique ou un système de surfaces d'enveloppe coniques à pointe dirigée vers le haut, et la paroi de délimitation extérieure se composant d'au moins deux zones de surface conique (6, 73 6', 7') d'inclinaisons différentes, dont la zone inférieure (6, 6') s'étend, pour former une chambre annulaire de décantation (8, 8') à section en forme de coin, à partir du bord inférieur (9, 9') de la surface d'enveloppe conique intérieure (2), vers le haut et l'extérieur jusqu'au raccordement direct, ou jusqu'au bord d'une pièce cylindrique (18) de raccordement, avec le bord de la zone coni que supérieure, tandis que l'angle d'ouverture &alpha; de de la zone de surface conique supérieure (7, 7') est plus grand que celui ss de la surface conique intérieure, que le bord supérieur (30, 30') de la zone de surface coni- que supérieure (7, 7') délimite une ouverture recevant des rigoles de tropplein et de prélèvement pour l'évacuation des eaux résiduaires épurées, et que les ouvertures (24) d'introduction des eaux résiduaires et boueuses à clarifier se trouvent dans. la région du bord inférieur de la zone de surface conique extérieure supérieure (7, 7'). 2 - Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur verticale (h1) de la zone de surface conique extérieure inférieure (6, 6'), mesurée à partir du bord inférieur (9, 9') est plus faible que la hauteur (h2) de la zone de surface conique extérieure supérieure (7, 7') y compris une pièce de raccordement(18) de forme cylindrique éventuellement prévue. 3 - Récipient selon la revendication 1, caracterisé en ce que la surface d'enveloppe conique intérieure (2) présente au moins deux zones (4, 5) d'inclinaisons différentes (fig. 1). 4 - Récipient selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre de décantation (8, 8') à section en forme de coin présente des surfaces de fond (16, 16') inclinées les unes par rapport aux autres comme des toits à deux pentes et se succédant en zig-zag, dont les arêtes des sommets (17, 17') s'étendent radialement et sont inclinées par rapport à l'axe médian vertical (i, t'). 5 - Récipient selon l'une quelconque des revendications 7 à 3, caractérisé en ce que, dans la région du tronçon de paroi cylindrique (18) et à distance raliale de celui-ci, on a prévu une paroi de séparation (23) présentant éventuellement des ouvertures en fentes verticales, en ce que les ou vertures d'entrée (24) pour les eaux résiduaires et les eaux-boueuses se trouvent dans la région supérieure de la chambre annulaire délimitée par le tronçen de paroi (18) et la paroi de séparation (23) et en ce que, de préférence, les ouvertures verticales du genre fentes de la paroi de sUpa- ratiez (23) ont une grandeur modifiable. 6 - Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'enveloppe conique intérieure (4') porte à son extrémité supérieure un re- cipieat (11') dans lequel débouchent des tubes élévateurs de boue (26) venant des endroits les plus profonds (27) de la chambre annulaire de décantation (8'). 7 - Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture supérieure (30, 30') de la zone de surface conique extérieure (7, 7') posaède un appendice cylindrique (10, 10') en forme de virole dont la paroi intérieure forme partie d'une rigole continue (12, 12') d'où des tuyaux d'alimentation (19) vont à l'intérieur du récipient, cette rigole (12, 12') étant reliée à une conduite (21) d'amenée des eaux résiduaires à épurer. 8 - Récipient selon la revendication 7, caractérisé on ce que le fond de la rigole (12, 12') s'étend en direction circonférentielle à la maniere d'une onde et en ce que les orifices (20) des tuyaux (19) se trouvent chacun dans une vallée de omette onde. 9 - Récipient selon la revendication 7 caractérisE en ce que l'on prévoit, concentriquement à la rigole (12, 12'), une autre rigole (13, 13') dont une paroi latérale de délimitation (14, 141) forme trop-pleis et en ce que cette paroi de délimitation (14, 14') délimite une fente annulaire (31) se trouvant en communication avec l'intérieur du récipient. 10 - Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le récipient est subdivisé par des parois radiales en des sec tions séparées en forme de secteur.