Brevet FR2377975A1 — publié le 19780818

L'élimination des eaux résiduaires urbaines pose deux problèmes : d'une part celui de leur é#acuation,et d'autre part celui de la destruction des produits polluants qu'elles contiennent.De manière classique ces deux problèmes sont résolus en daux étapes distinctes,d'abord les eaux résiduaires sont rassemblées et évacuées dans un réseau de canalisations appropriées,puis elles sont traitées dans une station d'épuration située à l'extrémité aval de ce réseau. Le traitement suppose d'abord une décantation destinée à extraire une bonne part des résidus pollués solides,puis dans la station d'épuration la fraction dissoute et colloïdale de l'eau résiduaire urbaine est traitée avec de l'oxygène et des micro-organismes en quantité importan- te.Une partie des matières polluantes est oxydée par les micro-organismes en gaz carbonique et en eau et une autre partie est convertie en matière cellulaire qui peut ensuite être séparée de liteau. L'augmentation constante de la quantité des eaux résiduaires et les exigences croissantes de réutilisation de l'eau posent des problèmes importants de dimensions des stations d'épuration et,par suite,d'en cambrement du terrain.On a donc songé à effectuer le traitement des eaux résiduaires dans le réseau lui-même et à#supprimer ainsi la station d'épuration. Un tel traitement oblige à introduire des micro-organis- mes et de ltoxygène dans le réseau et,par suite,à prélever les boues activées contenant les micro-organismes en aval du réseau pour les réintroduire en amont.Une telle remontée complique considérablement le fonctionnement de ltensemble.Par ailleurs,il est nécessaire de maintenir le réseau sous pression et de contrôler les conditions du mélange air-eau et la dissolution de l'oxygène dans l'eau. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes en assurant le traitement dans le réseau de canalisatîon,sous pression, sans toutefois nécessiter aucune remontée des micro-organismes ou boues activées sur toute la longueur de ce réseau. Cette invention a en effet pour objet un procédé de traitement des eaux résiduaires,qui consiste à recueillir les eaux usées dans un circuit en forme de boucle fermée maintenue sous pression,à injecter un gaz à base d'oxygène à intervalles réguliers dans cette boucle t à prélever les eaux résiduaires en un point de la boucle t à les détendre à séparer les boues solides de l'eau ; et à réinjecter une partie de ces boues dans la boucle,sensiblement au point de prélèvement. Selon une caractéristique de ce procédésltéllergie de la détente des eaux traitées dans la boucle est récupérée en vue de L'entraînement des boues actives réinjectées. Grâce à ce procédé il n1 est plus nécessaire d'effectuer une décantation préalable des boues solides.Les eaux résiduaires sont traitées immédiatement au fur et à mesure de leur collection dans la boucle fermée.Par ailleurs,non seulement il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de remontée des boues actives en aval du réseau,mais l'énergie récupérée par la détente des eaux prélevées assure la réinjection des boues actives. Le traitement s'effectue ainsi de manière simple et économique. L'invention stétend également à une installation de traitement des eaux résiduaires,quî comporte un réseau de canalisations en boucle fermée maintenue sous pression et munie de raccordements aux canalisations d'évacuation des eaux ; des conduites d'injection de gaz à base d'oxygène à intervalles réguliers dans la boucle ; une pompe de circulation du liquide dans la boucle ; et, en amont de cette pompe,un circuit de prélèvement comprenant un détendeur,un séparateur des boues solides et de l'eau traitée,une canalisation de retour de la boue à lten- trée de la pompe et un conduit de retour de l'eau traitée au réseau d'utilisation. De préférence,le détendeur est associé à un récupérateur d'énergie commandant la réinjection des boues dans la boucle. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et représenté schématiquement sur la fsEnrê unique du dessin annexé,fera ressortir les avantages et carac téristiques de l'invention. Cetten re unique montre une boucle 1,fermée sur elle#meAme,constituée par des canalisations réalisées de préférence en une matière plastique de façon à éviter le formation de films biologiques sur leurs parois. Ces canalisations sont reliées les unes aux autres et portent une pompe 2 destinée à assurer la circulation du fluide à l'intérieur de la boucle 1,dans une direction bien déterminée indiquée par des flèches sur la figure.Sur les canalisations de la boucle 1 sont branchés des raccordements 4 de communication avec les collecteurs d'eau ou autres canalisations d'évacuation. Comme le montre le dessin,ces raccordements peuvent avoir des écarts divers,par exemple dans certaines zones A de la boucle les raccordements sont rapprochés les uns des #utres,tandis que dans d'autres B les embranchements seront éloignés,cecî en fonction de la répartition de la population locale ou des entreprises dont les effluents doivent être traités. Un compresseur 6 alimente un certain nombre de conduites 8 d'injection d'air,ou autre gaz à base doxygène.Dans l'exemple de réalisation représenté,#îes conduites 8 sont au nombre de cinq.Elles aboutissent en différents points 10 de la boucle 1,de préférence régulièrement réparties sur le parcours de cette boucle. A proximité de chacun des points d'injection de gaz 10,est de préférence montée une purge d'azote 12 évitant l'accumulation de ce gaz dans le réseau de canalisations. Juste en amont de la pompe 2 est branché un conduit 14 de prélèvement des eaux résiduaires,qui traverse un détendeur 16 et parvient à un séparateur 18 destiné à extraire les boues solides d'une part et les eaux épurées d'autre part.Les eaux épurées sont retournées par un conduit 20 au réseau d'utilisation en traversant éventuellement un dispositif de dégazage,non représenté. Les boues sortent du séparateur 18 par un conduit 22. Certaines de ces boues sont évacuées et définitivement rejetées en 23, tandis que d'autres retournent par une canalisation 24 dans la boucle 1, en 25.Leur circulation dans le conduit 24 est commandée grâce à un récu pérateur d'énergie associé au détendeur 16,par exemple une pompe. Les boues actives issues du séparateur 18 sont ainsi réintroduites dans la boucle 1,en amont de la pompe 2,juste en aval du point de prélèvement 14.Elles sont à nouveau entraînées en circuit fermé dans la boucle 1,pour y poursuivre le traitement des eaux nouvellement arrivées. De préférence,la séparation des boues et de l'eau est effectuée par flottation,les boues en excès étant recueillies à la partie supérieure du flottateur,ainsi qu'à sa partie inférieure,car certaines particules lourdes ont tendance à décanter.L'eau propre,elle,est extraite dans la partie médiane. Selon une variante il peut,dans certains cas, être préférable d'effectuer la séparation des boues et de l'eau par une décantation sous pression.Dans ce cas, la séparation se fait dans un récipient fermé,maintenu sous pression.L'eau est recueillie par l'intermédiaire d'une vanne de détente à la partie supérieure du réservoir, tandis que les boues sont retirées du fond de ce dernier. Une canalisation de retour munie d'une pompe assure la réinjection des boues activées dans la boucle. Quel que soit le type de séparateur utilisé,le retour dans le réseau de canalisations n'exige l'utilisation d'aucune énet- gie annexe, grâce à la récupération de l'énergie de la détente,le prélèvement et l'introduction s'effectuant sensiblement au même point. Les eaux polluées sont ainsi traitées par les microorganismes des boues actives des leur collection sous une pression et dans des conditions qui peuvent être facilement contrôlées. En cutre,l'ac- tivité des micro-organismes étant fonction, entre autres,de la pression ambiante et la forme bernée de la boucle permettant de conserver une pres- sion relativement importanteide l'ordre de 4 à 10 bars,le volume de la boucle peut être réduit par rapport à celui d'une station d'épuration bien sue la décantation préalable soit supprimée et que la totalité de la polw lution soit traitée en même temps. Il est ainsi possible, par exemple, de traiter dans une boucle de canalisation d'une longueur de 4.çOC- m et d'un diamètre de 100 mm les eaux résiduaires d'une agglomération de 500 à 1.000 habitants,en faisant circuler les eaux résiduaires avec une vitesse de 0,5 m par seconde et en injectant de l'air tous les 400 m environ sous une pression de 10 bars. Bien entendu,le gaz introduit dans la boucle pourrait entre de l'oxygène pur ou un autre gaz à forte teneur en oxygène. - REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement des eaux résiduaires,caractérisé en ce qu'il consiste à recueillir les eaux résiduaires dans un circuit en forme de boucle fermée maintenue sous pression,à injecter de l'air ou autre gaz à base d'oxygène à intervalles réguliers dans ce circuit, à prélever les eaux résiduaires en un point de la boucle et à les détendre,à séparer les boues des eaux traitées,à renvoyer les eaux traitées au circuit d'utilisation,et à réinjecter au moins une partie des boues activées dans la boucle au point de prélèvement. 2 - Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que l'on récupère l'énergie de la détente des eaux prélevées pour entrat- ner les boues à réinjecter. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2,caractérisé en ce que l'on effectue une purge en amont de chaque point d'injection de gaz à base d'oxygène. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que la pression dans la boucle est de l'ordre de 4 à 10 bars. 5 - Installation de traitement des eaux résiduaires,caractérisée en ce qu'elle comporte un réseau (1) en boucle fermée maintenue sous pression et munie de raccordements aux canalisations d'évacuation d'eau,des conduites (8) d'injection de gazà base d'oxygène reliées à intervalles réguliers à la boucle,une pompe (2) de commande de la circulation du fluide dans la boucle et,en amont de cette pompe,un circuit de prélèvement comprenant un détendeur tel6) de l'eau prélevée,un séparateur solides-liquides (18),une canalisation (24) de retour des boues activées séparées à l'entrée de la pompe (2) et un conduit (20) de retour de l'eau au réseau d'utilisation. 6 - Installation suivant la revendication 5,caractérisée en ce que le circuit de prélèvement comporte également un conduit (23) d'évacuation des boues en excès. 7 - Installation suivant la revendication 5 ou la revendication 6,caractérisée en ce que le détendeur (16) est associé à un récupérateur d'énergie commandant l'entrainement des boues réinjectées. 8 - Installation suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le gaz injecté étant de l1air,l'installation comporte des purges d'azote en amont de chaque conduit d'injection d'air. 9 - Installation suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le séparateur solides-liquides est un flottateur.