Brevet FR2357484A1 — publié le 19780203

L'épuration des eaux usées urbaines et industrielles, chargées en matières organiques, fait de plus en plus appel aux techniques d'aération artificielle dont le but est le transfert dans les liquides d'oxygène atmosphérique indispensable aux réactions chimiques et biologiques par lesquelles s'opère l'épuration. Pour que ces réactions soient complètes, l'oxygène doit être réparti également dans l'ensemble du volume liquide, ce qui suppose une bonne homogéneisation, celle-ci pouvant être obtenue par une agitation suffisamment énergique et/ou par une circulation organisée de ltensemble de la masse liquide à traiter. L'agitation et la circulation ont également pour but d'assurer le maintien en suspension et lthomogeneisation des matières organiques et minérales. L'aération artificielle destinée à fournir l'oxygène aux réactions chimiques et biologiques est habituellement réalisée par l'un ou l'autre des procédés suivants : - aération de surface utilisant une (ou des) turbine(s) de brassage disposée(s) à la surface du bassin où stopèrent les réactions chimiques et biologiques, - injection d'air comprimé sous forme de bulles à la partie inférieure du bassin. Dans les deux cas l'agitation et/ou la circulation sont obtenues par les mêmes moyens que ceux qui réalisent l'aération artificielle. En particulier, dans le procédé par injection d'air l'agitation et la circulation sont provoquées par le dégagement et le mouvement ascendant des bulles. Ce procédé est coûteux en énergie parce-que l'air injecté ne se dissout qu'en partie dans le liquide et parce que la pression de l'air comprimé doit au moins équilibrer la pression hydrostatique du fond du bassin. La présente invention a pour objet un procédé dans lequel les fonctions de dissolution d'oxygène dans l'effluent d'une part, et d'homogénéisation d'autre part, font l'objet de deux actions distinctes, la première étant effectuée dans un appareil produisant la dissolution d'air dans un débit d'effluent, l'enrichissant en oxygène, la deuxième par introduction de ce débit d'effluent enrichi en oxygène dans le bassin dont la forme a été convenablement établie, pour réaliser une agitation et une circulation hydraulique propre a l'homogénéisation de l'air dissout et de l'effluent et au maintien en suspension des matières organiques et minérales. Le procédé de dissolution n'ayant pas a tenir compte des contraintes liées à la fonction dthomogénéisation, peut être réalisé avec une efficacité maximale. Le procédé d'homogénéisation est réalisé au moyen du débit liquide dont on dispose au prix d'une faible consommation énergétique ; il peut être organisé indépendamment de la fonction d'aération de façon a conduire à des dimensions et formes optimales de bassin. C;apres, a titre d'czespless deux formes de mises en oeuvre du procédé selon l'invention - la figure 1 est une vue schématique d'une installation r 1épuration d'eaux usées, - la figure 2 est une vue schématique d'une variante d'installation. OP. voit sur la figure I un bassin 1 pour l1épuration par oxygénation d'une eau chargée en matières organiques, ce bassin comportant une cloison 2 de sé- paration en deux enceintes avec un passage a la partie inférieure, une arrivée d'eau à traiter non représentée ayant lieu dans l'enceinte 3. Une pompe 4' aspire de l'eau appauvrie en oxygène dans la partie supérieure de cette enceinte, pour la refouler dans une canalisation en U (4). On introduit l'air atmosphérique en 5 dans le haut de cette canalisation, air qui se dissout dans l'eau, pendant le parcours descendant et ascendant dans les deux branches de ladite canalisation, de sorte que le débit qui sort en 6 a la partie supérieure de la deuxième enceinte 7 est constitué par une eau fortement enrichie en oxygène. Cet enrichissement en oxygène est obtenu avec une consommation d'énergie réduite due au long parcours du composé air-eau dans la canalisation 4 et d'autre part à la pression élevée existant la base de cette canalisation, quasiment indépendante de la pression de pompage en raison des colonnes d'eau équilibrées, formées par les deux branches de la canalisation en U. Ce débit d'eau enrichie en oxygène est introduit dans la deuxième enceinte, où il produit l'épuration par l'action de son oxygène et en même temps l'homo- généisation du volume dleau-par action de circulation avec agitation turbulente dans le courant de retour de l'enceinte 7 vers l'enceinte 3. Les bulles d'air non dissoutes s 'échappent dans l'atmosphère au-dessus du niveau 8. Une telle installation permet une épuration de l'eau dans des conditions économiques, en raison d'une part de la bonne dissolution de l'oxygène dans le débit d'eau d'épuration introduit en 6 et en raison de l'efficacité de l'homogénéisation du volume d'eau traiter. La figure 2 montre une variante d'installation. On y voit le bassin 1 pour l'épuration de l'eau. Une pompe 9 aspire de l'eau appauvrie en oxygène dans la partie supérieure de ce bassin pour la refouler dans la canalisation 10-16 en U. Cette canalisation débouche dans un décanteur à bulles 11 à l'air libre où l'eau est reprise dans une canalisation descendante 12 avec introduction d'air atmosphérique en 13 pour aboutir à la base du bassin dans un antre décanteur à bulles 14, les bulles non dissoutes s accumulant à la partie supérieure de ce dernier décanteur pour être reprises dans une tuyauterie 15 pour rejoindre la colonne ascendante 16 et s'échapper à l'air libre au-dessus du niveau 17 du réservoir 11. L'eau enrichie en oxygène est introduite dans le fond du bassin en 18 à la partie inférieure du décanteur 14 et produit, comme dans l'exemple précédent, l'épuration de l'eau par son apport d'oxygène et l'agitation hydraulique nécessaire à l'homogénéisation du volume d'eau à epurer. Dans une variante la totalité du bassin est homogénéisée par une vitesse d'eau partout ascendante tandis que les bulles descendent et remontent sensiblement à la m#rne vitesse dans la canalisation, satisfaisant ainsi à la condition nécessaire pour obtenir une faible consommation d'énergie. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour le traitement par oxygénation d'effluents, caractérisé en ce que d'une part on effectue la dissolution d'air dans un débit de liquide provenant de l'effluent, l'enrichissant en oxygène, et d'autre part on introduit ce débit liquide enrichi en oxygène dans un bassin contenant effluent en utilisant ce débit dans ledit bassin dont la forme a été convenablement établie pour réaliser une circulation et agitation hydraulique propre à l'homogénéisation de l'effluent et le maintien on suspension des matières organiques et minérales. 2/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un bassin (1) contenant le liquide constituant l'effluent à traiter, séparé en deux parties par. une paroi (2) avec un passage inférieur, une canalisation (4) en U avec ses branches descendantes et ascendantes disposées de chaque côte de la paroi (2) une prise d'effluent dans le haut de la première partie du bassin a l'amont de la branche descendante et une pompe (4') d'aspiration à l'aval de cette prise, avec un tube (5) muni d'un dispositif d'admission d'air dans lå partie supérieure de la branche descendante, du liquide étant prélevé par cette prise au moyen de la pompe (4') et refoulé dans la branche descendante de la canalisation (4) en U, le débit du liquide enrichi d'oxygène dissous provenant de l'air introduit par le dispositif d'admission d'air remontant dans la branche ascendante de la canalisation (4) pour être introduit dans la deuxième partie (7) du bassin, où il assure l'oxygénation de l'effluent en même temps qu'une circulation et une agitation hydraulique pour réaliser l'homogénéisation du volume dudit effluent. 3/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un bassin (1) contenant le liquide constituant l'effluent à traiter, une canalisation (10, 16) en U disposée dans ce bassin avec une prise de liquide à la partie supérieure de sa branche descendante (10) et une pompe (9) de circulation dans ladite branche descendante, une canalisation (15) d'amenée d'air à la base de la branche ascendante, un décanteur à bulles (11) à la partie supérieure de la branche ascendante (16),~et un départ de liquide de ce décanteur avec introduction d'air, le débit de liquide enrichi d'oxygène dissous provenant de l'air descendant dans une canalisation (12) pour être introduit dans-un décanteur à bulles (14) dans le fond du bassin (1), ce débit étant introduit, à partir de ce décanteur, dans l'affluent ou il assure l'oxygénation de ce-lui-ci -en même temps qu'une circulation et une agitation hydraulique pour réaliser lthomogénéisation du volume dudit effluent, les bulles non dissoutes s'accumulant à la partie supérieure du décanteur (14) pour être introduites par la canalisation (15) dans le bas de la branche ascendante (16) de la canalisation en U.