Brevet FR2354973A1 — publié le 19780113

La présente invention traite de l'épuration biologique des eaux usées. Le traitement des eSQuents biodégradables par voie biologique a connu de nom breuses applications. Dans les procédés de traitement utilisés actuellement, l'épuration est assurée par une masse- de micro-organismes qui, soit en suspension dans l'eau à traiter (procédé dit à t'boues activées"), soit fixée sur des supports divers (procédé dit à "lit bactérien fixe"), transforme les matières dégradables en les oxydant à partir droxygène apporté soit naturellement, soit par un moyen mécanique tel que par exemple: turbine, brosse, insufflation d'air comprimé, d'oxygène pur, etc. .. Dans les deux procédés les effluents sont préalablement dégrillés, déssablés, deshuilés, et, après leur oxydation par la masse de micro-organismes, décantés pour séparer les boues formées de l'eau épurée. Les boues sont partiellement recyclées dans le bassin d'oxydation, le reste étant épaissi et évacué. La mise en oeuvre cl'un tel traitement nécessite donc, apres le dégrilleur, et le déssableur, un deshuileur, un bassin d'oxydation ou un lit bactérien fixe, un décanteur et un épaississeur à boues.La multiplicité des ouvrages pour réaliser un tel traitement conduit à des prix d'investissement élevés et lton est souvent tenté, pour les petites et moyennes installations, de les simplifier. Une telle simplification se traduit par une baigse des performances etune diminution de la fiabilité Tous les dispositifs contus à ce jour dans ce but présentent plus ou moins ce s mêmes inconvénients. La présente invention se propose d'apporter un dispositif de traitement biologique à boues activées évitant ces inconvdnients et permettant de r4aliser, pour les petits et moyens débits, des installations qui offrent des performances réservées jusqu'ici aux grosses installations de traitement. En conséquence, l'invention concerne un dispositif d'épuration biologique des eaux usées qui consiste en un bassin, circulaire ou polygonal, comprenant deux secteurs, dont ltun constitua le bassin d'oxydation, l'autre secteur étant divisé par une paroi en deux zones concentriques, la zone externe étant utilisée pour la décantation et la zone interne pour ltépaississement des boues, chacune de ces zones étant balayée par un dispositif à mouvement circulaire alternatif, tel que pont mobile par exemple, concentrique au bassin et supportant, dans la zone de décantation, un racleur de fond et, dans la zone d'épaississement une herse. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, dans le secteur réservé à l'oxydation, le moyen d'introduction de l'agent d'oxydation connu en soi, tel que notamment turbine, brosse, distributeur d'air comprimé ou d'oxy gène, est également mobile et animé par rapport au centre du bassin d'un mou vement circulaire alternatif. Une telle disposition permet,en général, de commander par le même moyen mécanique (pont roulant, par exemple), l'en- semble des éléments aérateurs-agitateurs, racleurs du décanteur et herse de l'épaississeur. De même, le ou les pompes de transfert de boues, peuvent, selon l'in- vention, être installées sur le pont roulant, lequel peut être avantageusement alimenté électriquement par un câble souple puisque son déplacement est alter natif. Le moyen d'introduction de l'agent d'oxydation, turbine ou brosse, peut également n'être pas fixé au pont mais être monté sur flotteur et également être entriné par le même moyen mécanique que les racleurs du décanteur. Le balayage alternatif de tout ou partie du bassin d'oxydation améliore le rendement de la dissolution en oxygène et, d'autre part, évite les possibilités de dépôts de boues générateurs de fermentation indésirable. Ces dépôts prenant naissance plu s facilement dans les angle s aigus, il est souhaitable d e les cou - per par des parois verticales délimitant ainsi des espaces triangulaires dans les deux angles du secteur réservé à l'oxydation. Selon une autre caractéristique de cette invention, on installe dans l'un de ces espaces le dispositif de déshuilage et dans l'autre une capacité destinée à assurer une éventuelle stérilisation de l'effluent traité. Comme on le verra dans la description faite ci-après en référence à la figure 1, cette dernière disposition a comme avantage de renforcer la résistance des murs radiaux et d'en diminuer le cotit de rSialåsation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif selon 1 invention. Sur les dessins: la figure 1 est une vue schématique en plan du bassin d'épuration selon 1 'invention; la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la fig. l; la figure 3 est une vue en coupe verticale du deshuileur-dégraisseur; la figure 4 est une coupe verticale du compartiment de stérilisation; et la figure 5 est une coupe diamétrale verticale de l'ensemble du bassin montrant les détails du dispositif de llinvention. 9ue, On; se réfère en premier lieu à la figure 1 sur laquelle on voitae dispo sitif est constitué d'un bassin circulaire 1 divisé par des parois 2 et 3 en deux secteurs inégaux B et C. Le secteur C est lui-meme divisé en deux zones par une paroi circulaire 4 concentrique au bassin 1. On délimite ainsi une zone interne D. Le secteur B constitue le bassin d'oxydation par boues activées. Le secteur C est le décanteur et le compartiment constitué par la zone interne D est 1 'épaississeur. Isse bassin circulaire 1 es surmonté d'un pont tournant 26 animé d'un mouvement alternatif autour de l'axe central 5 du bassin 1, balayant ainsi la totalité du secteur C, y compris la zone D etune partie seulement du secteur d'oxydation B. Outre les éléments décrits ci-dessus, la coupe de la figure 2 montre quelques organes actifs suspendus au pont tournant 26 une turbine 15 assurant l'aération du bassin d'oxydation B, un racleur 27 balayant le fond du bassin de décantation C, etune herse Z8 se déplacant dans ltépaississeur D. Cette herse 28 peut être complétée à sa partie inférieure par un racleur 29. Sur la figure 1 on voit la trace, dans le plan de cette figure, des parois verticales 6 et 7 qui délimitent dans les angles du secteur B des compartiments A et E. Le compar$imentA constitue le dégraisseur-deshuileur représenté en détail à la figure 3 et le compartiment E est utilisé comme compartiment de stérilisation. (Voir figure 4). Sur la coupe plus détaillée de la figure 5, on retrouve les mêmes éléments que ceux de la figure 2 avec en plus: le dispositif de pompage des boues qui comprend une pompe I6, mue par un moteur 16a, aspirant les boues par un conduit 14 dans une rigole 14a à la partie basse du décanteur. Les boues sont refoulées dans une conduite 13, en partie vers le bassin d'oxydation B par la canalisation 13a et en partie vers l'épaississeur D par l'arbre creux 13b suppor- tan$ la-herse 28. Le pont 26 supporte également la turbine d'aération 15 et son moteur 15a ainsi que les racles à écume 17 et 18 balayant la surface du liquide dans le décanteur G. La rade 18 souple entraide les écumes dans l jentonnoir ou bofte à écumes 19. A chacune de ses extrémités le pont 26 est supporté par des roulements 20 et 21 dont l'un est moteur. La partie basse de l'épaississeur D est occupée par une rigole 22 reliée à 1 'extérieur par une conduite de vidange 23. L'excès du liquide du compartiment épaississeur D peut faire retour au 24 bassin d'oxydation par une gouttière/communiquant avec ce bassin. Par ailleurs le bassin d'oxydation B communique avec le décanteur C par l'intermédiaire d'une conduite circulaire perforée 25, visible en plan sur la fig. 1. Enìn le liquide épuré clarifié dans le décanteur est prélevé à sa surface par débordement dans une gouttière 30 pour se déverser dans le compartiment E (fig. 1 et 4) où peut s'effectuer éventuellement une stérilisation par exemple par chloration. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant: Après dégrillage et déssablage dans des ouvrages extérieurs classiques, lteffluent à traiter est admis dans le deshuileur A (fig. 1 et 3) d'où lton extrait les huiles et graisses par un moyen mécanique ou manuel. A sa sortie à la base du deshuileurt l'effluent pénètre par gravité dans le bassin d'oxydation B où il est épuré par les bactéries des boues activées. a est ensuite introduit par gravité, par la conduite perforée 25 dans le décanteur C.L'eau traitée, épurée et clarifiée, est évacuée vers le compartiment E à l'aide du déversoir circulaire 30 pendant que les boues qui se sont concentrées à la base du décanteur eont poussées par les racleurs 27 solidaires du pont 26 vers le caniveau 14a d'oRí-elles sont a pompe 16 embarquée sur le pont 26, pour être transférées reprises par en partie vers le bassin d'oxydation B, par la canalisation 13a et en partie vers l'épaississeur D par l'arbre creux 13-b. Les avantages apportés par l'invention sont les suivants: A - Génie civil: - coffrage très simple comparé au coffrage de cinq récipients séparés; - confection d'un seul radier pour l'ensemble de l'ouvrage, d'où simpli- cité d'exécution et solidité. La pente du fond du décanteur et de l'épaississeur est obtenue par rechargement. B - Circulation entre compartiments: - Les compartiments étant jointifs, une grande partie des tuyauteries de transfert d'eau ou de pulpe non épaissie sont supprimées d'où une économie importante et la suppression de bouchages et d'opérations d'entretien. Toutefois le recyclage des boues du décanteur dans le bassin d'oxydation et le transfert d'une partie de ces boues dans ltépaississeur est réalisé par une pompe et deux vannes, ce qui permet de régler avec précision lss deux paramètres importants pour les bonnes performances que sont le taux de recyclage et le taux de soutirage. Geci évite les inconvénients des bassins combinés dans lesquels le recyclage se fait par gravité et qui ne peuvent fonctionner qu'avec un taux de recyclage exagéré sous peine de bouchage des orifices de passage des boues entre le décanteur et le bassin d'oxydation. C - Possibilités d'adaptation du svstème aux conditions optimales de traitement Les proportions optimales entre les volumes pour ltoxydation, la décantation, ltépaississementJ le dégraissage et la chloration peuvent être réalisées pour un grand nombre de cas de traitement, en particulier pour les stations de 2. 000 à Z0. 000 équivalents habitants. La herse 28 de l'épaississeur aune vitesse plus faible que celle de6 racleurs 27 plus éloignés du centre, et il se trouve que pour les stations de 2. 000 à 20. 000 équivalents habitants le rapport de ces deux våtesses est le rapport optimal. On remarquera que si les mouvements de l'aérateur 15 et des racleurs 27 sont commandés directement par le meme pont, la course de l'aérateur 15 sera plus courte que la longueur du bassin d'oxydation. Ceci nlest pas un incon- vénient, au contraire, car pour trouver la course optimale de l'aérateur 15, il faut retrancher de la longueur du bassin d'oxydation deux fois le rayon d'action de l'aérateur et là encore le dispo sitif selon l'invention correspond au réglage optimal pour des stations urbaines de 2. 000 à 20. 040 équivalents habitants et pour de nombreuses autres stations industrielles qui leur sont Equivalentes. D - Emploi de deux ponts : L'emploi du même pont pour mouvoir l'aéirateur, le racleur du décanteur et la herse de l'épaississeur est préféré puur sa simplicite, mais on peut, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser deux ponts alternatifs indépendants tournant autour du meme axe, ce qui permet des régl ages indépendants pour les courses et pour les vitesses qui peuvent être utiles lorsque les conditions de traitement stécartent de celles des stations urbaines de 2. 000 à 20. 000 équivalents habitants. C - Aérateur fixe: Sans sortir du cadre de 1 'invention, on peut utiliser un pont alternatif pour le décanteur et l'épaississeur et un aérateur fixe dans le bassin d'oxydation. En effet, il est surtout avantageux de déplacer le dispositif d'aération lorsqu'on emploie une turbine de surface ou une turbine immergée, mais les aérateurs à bullage d'air ou à brosse de surface peuvent avoir un rayon d'action plus important et peuvent aérer et agiter tout le volume du bassin d'oxyda tion en restant fixes. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'épuration biologique des eaux usées, caractérisé en ce qu'il consiste en un bassin (1) comprenant deux secteurs dont ltun 1B) constite le bassin d'oxydation, l'autre secteur étant divisé par une paroi (4) en deux zones concentriques (C-D), l'une pour la discantation, l'autre pour l'é- paississement des boues, chacune de ces deux zones étant balayée par un dispositif å mouvement circulaire alternatif, concentrique au bassin et supportant, dans la zone de décantation (C), un racleur de fond (27) et dans lté- paississeur (D) une herse (28). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le secteur d'oxydation, le moyen d'introduction de l'agent d'oxydation est animé, par rapport au centre du bassin, d'un mouvement circulaire alternatif. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le balayage des secteurs est assuré par un meme moyen mécanique tel que notamment un pont à mouvement circulaire alternatif sur lequel sont fixés le moyen d'introduction de l'agent d'oxydation, les racleurs du décanteur etla #im#erse de L'épaississeur. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 caractérisé en ce que le moyen d'introduction de l'agent d'oxydation est floftant et entraSné par le irseme moyen mécanique que les racleurs du décanteur et la herse de épaississeur. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu t il comporte une pompe embarquée sur le pont pour assurer le transfert des boues ou des eaux d'un compartiment à l'autre du bassin, 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracté- risé en ce que les angles du bassin d'oxydation sont coupés par des parois verticales délimitant des espaces triangulaires dans les deux angles du secteur réservé à l'oxydation. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'un des dits espaces est utilisé pour y installer un dispositif deshuileur (A) . 8) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième espace triangulaire est utilisé pour y placer un moyen (E) permettant le stocka ge ou la stérilisation de l'effluent épuré.