Brevet FR2365526A1 — publié le 19780421

La présente invention est relative à un procédé pour ltépura- tion d'eaux usées, ainsi qu'une station d'épuration mettant en oeuvre ce procédé. Elle concerne plus particulièrement l'épuration des eaux usées provenant de petites et moyennes collectivités telles que des lo tissements; les maisons#de repos, les petites communes, les terrains de camping, les villages de vacances, les centres de loisirs, les usines, les supermarchés, les hôtels, les restaurants, etc Ces eaux usées sont généralement traitées dans une enceinte fermée, généralement enterrée, dans laquelle elles sont recueillies et subissent successivement un cycle d'aération par diffusion d'oxygène, pour favoriser le développement de la flore et une floculation après que des agents floculants aient le cas échéant été injectés, puis une phase de décantation physique des boues et de reprise des eaux épurées, pour rejeter celles-ci à ltégout ou en rivière suivant les possibilités locales et la réglementation en vigueur. L'enchainment des cycles est généralement commandé en fonction du niveau supérieur des eaux dans llenceinte, le passage du cycle dlaération-floculation à la phase décantation-reprise s'effectuant lorsque le niveau supérieur des eaux dépasse un maximum prédéterminé, et le retour au cycle d1aération-floculation steffec- tuant quant à lui lorsque la quantité d'eau épurée reprise a été suffisante pour ramener le niveau supérieur des eaux à un niveau minimal prédéterminé. Dans les stations d'épuration actuellement connues fonctionnant suivant ce principe, la reprise des eaux épurées s'effectue par pompage, avec pour inconvénient le fait que ce pompage, en créant une succion dans une zone déterminée de l'eau contenue dans 1 enceinte, crée une tension sur le voile de boue se décantant et le perturbe. Il en résulte un mélange, aux eaux épurées, d'eaux fortement chargés en bous et par conséquent l'évacuation vers l'ex- térieur d'eauKayant conservé un caractère polluant. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient, en proposant, dans le cadre d'un procédé d'épuration par ailleurs classique, un mode de reprise des eaux épurées qui permette d'éviter ce mélange d'une partie des boues en cours de décantation. Ce but est atteint, selon l'invention, en augmentant considérablement la surface suivant laquelle s'effectue la reprise des eaux épurées, pour éviter la création d'un vortex perturbant le voile de boues en cours de décantation et, à la fois, améliorer la qualité de la décantation et éviter une reprise d'une partie des boues simultanément à latreprise des eaux épurées. En pratique, ce but est atteint en effectuant la reprise au moyen d'une rigole flottante présentant une surface collectrice importante par rapport aux dimensions en plan de l'enceinte, cette rigole étant de préférence alimentée de par une surpression que lton établit au moment voulu à l'intérieur de enceinte et qui présente en outre 11 avantage de tendre à réduire la taille des flocs en suspension et, par conséquent, à faciliter leur décantation. Cette rigole, maintenue à distance sensiblement constante de la surface des eaux dans 1 enceinte, reprend les eaux les plus proches de la surface, c'est-à-dire les mieux épurées, sans reprendre les particules flottantes éventuelles. Un autre inconvénient des modes de reprise par pompage actuellement pratiqués réside en ce que, lorsque la phase de reprise des eaux épurées est terminée, et que l'on alimente 1 enceinte en eaux usées sans effectuer de reprise, les eaux usées viennent occuper 1 organe de succion placé à 1 intérieur de 1 ' enceinte, et sont par conséquent évacuées vers l'extérieur comme le seront ensuite les eaux épurées lorsque l'on met en route le groupe de pompage pour pratiquer la phase d'évacuation des eaux épurées. Cet inconvénient est évité selon l'invention par mise en place, en un point quelconque judicieusement déterminé des conduites de liaison de la rigole avec 1 extérieur, d'un clapet anti-retour permettant de conserver une eau épurée dans ces conduites entre deux phases dlévacuation des eaux épurées. Le procédé selon l'invention, pour ltépuration d'eaux usées, consistant à recueillir les eaux usées dans une enceinte, à favoriser la formation de bous puis à provoquer la décantation des boues et à reprendre les eaux épurées au dessus du niveau des boues de décantation, est caractérisé en ce que lton reprend les eaux purées en les collectant sur une surface importante par rapport aux dimensions en plan de l'enceinte, à l'intérieur de cette dernière, en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et au dessus du niveau des boues de décantation. L'invention sera mieux comprise si lton se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexés qui font partie intégrante de cette description. La figure 1 montre une vue d'une station mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, en coupe par un plan vertical longitudinal, au cours de la phase d'aération et de floculation. La figure 2 montre une vue analogue de la station au cours de la phase de décantation-évacuation des eaux épurées. Ces deux figures montrent en 1, en coupe par un plan vertical longitudinal, la cuve généralement enterrée délimitant 1 enceinte où steffectue le traitement d'épuration selon l'invention. Cette cuve présente par exemple une forme cylindrique de révolution autour d'un axe placé horizontalement, les deux extrémités du cylindre étant fermées par des couvercles bombés de façon connue en soi. Cette cuve est de préférence fermée de façon étanche, pour permettre la mise en oeuvre du procédé selon llinvention selon un mode préféré qui sera décrit plus lia. Ici à proximité de l'une de ses extrémités transversales 2 et-à sa partie supérieure, la cuve 1 comporte une entrée 3 des eaux à épurer, constituée en pratique par un conduit d'entrée 4 débouchant à l'intérieur de la cuve 1 au dessus du niveau maximal prédéterminé 5 des eaux dans celle-ci, via un élément de dégrillage 6 au dessus duquel est aménagé un regard de visite 7.A proximité immédiate de cette même extrémité 2, la cuve 1 comporte intérieurement une cloison syphoïde 8 orientée vers le bas et cloisonnant intérieurement la cuve de sa partie supérieure jusqu'à un niveau intermédiaire entre un niveau maximal prédéterminé 9 de,s boues et un niveau minimal prédétermin 10 des eaux dans la cuve de façon à piéger les matières flottantes au niveau de entrée 3, sous le regard 7. De préférence, comme il est illustré, cette cloison 8 se rapproche vers le bas de la cloison transversale fermant l'extrémité 2 de la cuve. A sa partie inférieure et sur la plus grande partie de sa longueur, la cuve 1 comporte au moins une canalisation perforée 11, disposée horizontalement, reliée à un groupe compresseur d'air 12 y insufflant à volonté de l'air comprimé, que cette canalisation perforée 11 diffuse dans les boues et les liquides contenus dans la cuve. A proximitdeU ze nda cuve est également disposée une deuxième canalisation perforée 13, ou un jeu de canalisations perforées, dé bouchant vers l'extérieur au dessus du niveau maximal 5 des eaux, par exemple au niveau du regard de visite 7, pour collecter les boues en excès et les acheminer, via un groupe de pompage extérieur non représenté, vers une aire de stockage ou une enceinte quelconque. Des moyens sont en outre prévus pour mettre à volonté l'intérieur de enceinte en surpression, ces moyens étant constitués par exemple par le groupe compresseur 12 dont une vanne non représentée permet de mettre la sortie en communication alternativement avec la canalisation perforée 11, au niveau du fond de la cuve, et avec le volume supérieur 14 de cette dernière qui n'est pas occupé par les eaux et par les boues. A proximité de sa deuxième extrémité transversale 15, la cuve 1 comporte une sortie 16 pour les eaux épurées, constituée par exemple par un conduit de sortie 17 traversant la paroi d'extrémité 15 à un niveau supérieur au niveau maximal5des eaux et menant au lieu de déversement, qui peut etre un égout, une rivière, ou tout autre point de déversement conforme aux règlementations en vigueur, via un regard de prélèvement 18. A l'intérieur de la cuve 1, le conduit 17 se prolonge, via un clapet anti-retour 19 autorisant le seul passage des eaux vers l'ex- térieur via le conduit 17 et interdisant par contre un passage en sens inverse, par un conduit souple 20 débouchant dans une rigole flottante 21 destinée à collecter les eaux épurées dans la cuve en vue de leur évacuation vers l'extérieur via le conduit 17. La rigole flottante 21 se présente-sous la forme d'une gouttière longitudinale, sensiblement horizontale,occupant la plus grande partie de la longueur de la cuve 1 et présentant une surface collectrice importante par rapport aux dimensions intérieures en plan de celle-ci. Le conduit 20 y débouche par exemple en 24, à mi-longueur, et elle est portée par des ballonnets sustentateurs tels que 22 et 23 qui en sont solidaires respectivement à l'une et autre de ses extrémités 25 et 26, et qui flottent dans les eaux contenues dans enceinte de façon à maintenir la rigole en dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre, à une distance sensiblement constante de ce niveau où qu'il soit situé entre le niveau maximal 5 et le niveau minimal 10, mais toujours au dessus du niveau maximal 9 des boues après décantation. Une descente de la rigole 21 à l'intérieur de l'enceinte délimitée par la cuve 1 accompagne ainsi la baisse de niveau des eaux consécutive à la reprise. La rigole flottante 21 est de préférence guidée, dans son mouvement de descente à l'intérieur de la cuve, puis de remontée lors du remplissage en eaux usées, par des guides par exemple verticaux 27 et 28, sur lesquels elle est montée à coulissement respectivementaà proximité de aon extrémité 25 et de son extrémité 26. Il est à noter que la rigole flottante 21 est illustrée en position extreme basse à la figure 2. Le fonctionnement de l'installation qui vient d'etre décrite est par exemple le suivant, conformément au procédé selon l1inven- tion. Au cours d'une première phase connue en elle-meme du procédé selon l'invention, on laisse monter le niveau des eaux usées introduites en 3 dans la cuve jusqu'au niveau maximal 5 prédéterminé. Au cours de cette première phase, dite "d'aération", les eaux usées dégrillées en 6 et débarrassées des matières flottantes piégées par la cloison 8 sont homogénéisées à la masse biologique contenue dans la cuve 1 par insufflation d'air via la canalisation perforée 11. L'oxygène de l'air ainsi introduit favorise le développement de la flore et une floculation chimique ou biologique, le cas échéant aidée par l'adjonction d'agents floculants. Lorsque le niveau des eaux dans la cuve atteint le niveau maximal prédéterminé 5, tout dispositif approprié par exemple à base de flotteurs détecteurs de niveau interrompt la phase dlaéra- tion pour déclencher la phase de décantation-évacuation. L'injection d'air via la canalisation perforée 11 est alors arretée ; une décantation physique par exemple de 30 mn à 1 h est suivie d'une mise du volume 14 en surpression, par injection d'air via le groupe compresseur 12. Cette mise en surpression du volume 14 a pour effet de favoriser une diminution de volume des boues formées. On assiste par conséquent, au cours de cette phase, à la décantation des boues jusqu'à un niveau au plus égal au niveau prédéterminé 9. La mise en surpression du volume 14 a également pour effet d'aider les eaux de surface, qui sont les mieux épurées, à vaincre la différence de niveau existant entre la rigole 21 et le conduit 17 de sortie, pour s'échapper hors de la cuve 1 via la rigole 21, le conduit 20, le clapet anti-retour 19, et le conduit 17. Cette reprise des eaux épurées par la rigole flottante 21 s'effectue sans turbulence étant donné que la surpression établie dans le volume 14 se répartit également en tout point de la surface supérieure des eaux, et du fait que les dimensions de la rigole flot tante 21 permettent une reprise sur une surface importante par rapport aux dimensions en plan du volume interne de lancuve 1. Etant donné le caractère flottant de la rigole 21, celle-ci se maintient à un niveau inférieur, d'une quantité constante, au niveau de la surface supérieure des eaux, ce qui assure une reprise des eaux les mieux épurées sans risque de perturbation du voile de boue en cours de décantation. Lorsque la quantité des eaux reprises a été suffisante pour amener le niveau au niveau minimal prédéterminé 10, qui est tel que la rigole 21 soit encore située à un niveau supérieur au niveau maximal prédéterminé 9 des boues, ce cycle de décantation-reprise s'arrête i le cycle d'aération reprend. Il est à noter que la cloison siphoïde 8,quis'arrête à un niveau supérieur au niveau maximal 9 prédéterminé des boues, s'arrete d'autre part à un niveau inférieur au niveau minimal 10 prédéterminé des eaux, et meme à un niveau inférieur au niveau minimal correspondant de la rigole flottante 21, afin de permettre l'introduction d'eaux usées dans la cuve meme au cours de la phase de décantation-évacuation. Comme il a été dit plus haut, le clapet anti-retour 19, qui autorise la seule sortie des eaux, maintien une colonne d'eau épurée à l'intérieur de la conduite souple 20 et maintient également la rigole 21 emplie d'eau épurée au cours de la pha se de remplissage en eaux usées et d'aération. L'ensemble du cyle de fonctionanent d'une telle installation d'épuration peut etre automatisé par des moyens connus de l'homme de l'art. Naturellement, les dimensions de la cuve délimitant lten- ceinte sont étroitement fonction du débit à obtenir, compte tenu d'un volume tampon destiné à absorber les pointes de débit et de pollution. A titre d'indication, on a utilisé avec succès des stations d'épuration intégrée réalisées selon l'invention pour traiter les effluents en provenance de collectivités de 30 à 1.600 habitants, soit de 4,5 à 120 m3 d'effluents par jour, soit jusqu'à 48 kg de pollution ou Kg DB05 par jour en utilisant des cuves dont le diamètre variait de 2 à 4 mètres, la longueur hors tout de 2 m 60 à 16 m, pour un diamètre des conduits entrée et de sortie de 80 à 150 m/m. il est rappelé que le nombre de Kg DB05 correspond à la quantité d'oxygène consommée sur cinq jours pour dégrader la quantité dreffluents considérée. Naturellement, le procédé selon est susceptible de nombreuses variantes notamment quant à la façon dont s effectuent la formation et la décantation des boues. Il peut etre mis en oeuvre dans des stations d'épuration différentes de celle qui a été décrite sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé pour l'épuration d'eaux usées, consistant à recueillir les eaux usées dans une enceinte, à favoriser la formation de boues puis à provoquer la décantation des houes dans cette enceinte et à reprendre les eaux épurées dans l'enceinte au-dessus du niveau des boues de décantation dans celle -ci, caractérisé en ce que lton reprend les eaux épurées dans l'enceinte unique en les collectant sur une surface importante par rapport aux dimensions en plan de l'enceinte, à l'intérieur de cette dernière, en-dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et au-dessus du niveau des boues de décantation. 2) Procédé selon la revendication 1, l'enceinte définissant un volume fermé de façon étanche, caractérisé en ce que l'on reprend les eaux usées en mettant l'intérieur de l'enceinte en surpression par rapport àl ' extérieur, pour favoriser la décantation des boues formées et pour faciliter la sortie des eaux épurées. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on reprend les eaux épurées à un niveau sensiblement constant par rapport au niveau supérieur des eaux à reprendre et situé de plus en plus bas au fur et à mesure de la reprise, au-dessus du niveau des boues. 4) Station d'épuration pour des eaux usées destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et comportant - une enceinte unique d'aération - décantation, - une entrée des eaux à épurer dans l'enceinte, - une sortie des eaux épurées hors de l'enceinte, - des moyens pour collecter les eaux épurées dans l'enceinte, reliés à l'extérieur via la sortie, caractérisée en ce que les moyens pour collecter les eaux épurées dans l'enceinte unique d'aération - décantation comportent au moins une rigole d'évacuation présentant une surface collectrice importante par rapport aux dimensions en plan de l'enceinte, à l'intérieur de cette dernière, et des moyens pour maintenir la dite rigole en-dessous du niveau supérieur des eaux à reprendre et audessus du niveau des boues de décantation lors de la reprise. 5) Station d'épuration selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens pour maintenir la rigole comportent des ballonnets sustentateurs susceptibles de flotter et qui portent la rigole. 6) Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un clapet antiretour autorisant un passage des eaux de la rigole vers l'extérieur via la sortie et interdisant un passage en sens inverse. 7) Station -d-lépuration selon. 1 'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour introduire les eaux à épurer à un niveau intermédiaire entre le niveau inférieur de la rigole après reprise des eaux épurées et le niveau maximal des boues au fond de 11 enceinte. 8) Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour mettre à volonté l'intérieur de l'enceinte en surpression.