Brevet FR2376080A1 — publié le 19780728

L'invention a pour objet un appareillage d'épuration d'eaux usées domestiques utilisable notamment pour traiter les eaux usées de maisons individuelles. Elle vise un appareillage du type de ceux faisant apalication du principe d'épuration biologique des eaux usées par boues acti vées, selon lequel l'eau à traiter est mise au contact de boues ac tirées aéréeszeonsommant les matières organiques que l'eau contient, l'eau épurée étant ensuite séparée des boues par décantatior. On connatt déjà différents types de stations d'épuration d'eaux usées domestiques utilisables pour des maisons individuelles et fonctionnant selon ce principe. Dans un premier type de telles stations, l'aération et la décantation se font dans deux compartiments distincts, le retour des boues qui se déposent dans le deuxième compartiment ou décanteur vers le compartiment d'aération ayant lieu par gravité. Un inconvénient de telles stations est que le retour vers le comnarti- ment d'aération des boues qui se déposent dans le décanteur est dû à des courants de convection lents qui sont difficiles à mattriser, ce qui conduit souvent à perturber le fonctionnement du décanteur. Dans un second type de stations d'épuration d'eaux usées do mystiques connues, l'aération et la décantation se font dans un même compartiment. De façon plus précise, l'eau mélangé aux boues est d'abord aérée puis l'aération est stoppée pendant une période suffisante pour laisser la boue se déposer et l'eau claire surna- geant est alors pompée. Un des inconvénients de ces stations est que, pendant l'évacuation de l'eau traitée, l'eau usée entrant dans la station peut diffuser dans l'eau épurée, réduisant ainsi la pureté de cette dernier. Dans l'un et l'autre types de stations connues, se pose en outre le problème d'évacuation ou de vidange des boues lorsque le volume de celles-ci devient trop important par rapport au volume total de la station. C'est un but de l'invention de fournir un appareillage d'épuration d'eaux usées domestiques qui permette d'obtenir une décantation et un recyclage des boues efficaces et qui, en outre, permette d'évacuer périodiquement les boues quand leur volume devient trop important. Ce but est atteint, conformément à l'invention, avec un appareillage d'épuration d'eaux usées domestiques ds forme générale cylindrique comprenant un décanteur central de forme cylindro-conique coaxial à l'enveloppe cylindrique extérieure de l'appareillage et une cuve d'aération entourant en partie ledit décanteur dans laquelle les eaux sont traitées par boues activées, caractérisé en ce que la chambre délimitée par la paroi du décanteur et 'enveloppe cylindrique extérieure ae l'appareillage est divisée en deux compartiments par une paroi de séparation diamétrale, le premier de ces compartiments constituant la cuve d'aération tandis que l'autre compartiment constitue un silo à boues jouant également le rale d'un décanteur supplémentaire. Selon un dévelop#ement de I'inven+ion, le silo à boues est réalisé en tant que décanteur longitudinal, des moyens étant prévus pour faire suivre à l:eau qui se déverse du décanteur dans le silo un trajet horizontal s'étendant sur toute la largeur du silo, ces mêmes moyens provoquant la chute au fond du silo des particules de boues éventuellement contenues dans l'eau. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe dans lequel les différents compartiments constituant l'appareillage d'épuration d'eau selon l'invention sont montrés séparés les uns des autres et, pour en faciliter la compréhension, dans une disposition spatiale qui n'est pas celle de l'appareil réel - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne 2-2 de la figure 3 - la figure 5 est une vue de dessus de l'appareillage d'épuration d'eaux usées selon l'invention, le couvercle ayant été retiré - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne 4-4 de la figure 3 ; et - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne 5-5 de la figure 3. la figure l montre schématiquement l'appareillage d'épuration d'eaux usées domestiques selon l'invention, les principales parties constitutives de l'appareillage étant montrées, dans un but de clarté, dans une représentation analogue à une vue éclatée qui, de ce fait, ne correspond pas à la disposition spatiale réelle de l'appareillage. L'appareillage comprend principalement trois compartiments, à savoir une cuve d'aération 10, un décantateur il et un silo à boues 12 également propre à jouer le rôle de décanteur comme il sera précisé ci-après. les eaux usées à traiter sont amenées par un tube d'arrivée 15 dans la cuve d'aération 10 où elles séjournent mélangées à des boues activées pendant un temps suffisant pour que la quantité voulue de pollution organique soit détruite, l'activation des boues, c'està-dire leur oxygénation, étant réalisée au moyen d'une rampe d'insufflation d'air 14 percée à intervalles réguliers de trous et reliée à un compresseur d'air 15 par l'intermédiaire de canalisations 16 et 17. Le mélange d'eau et de boues parvient alors par une canalisation 18 dans le décanteur 11, plus exactement dans un cylindre central 19 ouvert à ses deux extrémités, où ledit mélange est animé d'un mouvement descendant suivant les flèches 20, l'eau clarifiée par décantation des boues quittant le cylindre central i9 pour suivre un mouvement ascendant suivant les flèches 21, tandis que les boues se déposent au fond du décanteur. Dans le cylindre central 19 du décanteur plonge une première branche verticale 23 d'un tube coudé 22 de recyclage des boues, l'extrémité de ladite première branche s'arrêtant à une certaine distance du fond du décanteur. le tube coudé 22 présente une branche horizontale 24 dont l'extrémité est en regard de la cuve d'aération 10. Au voisinage de l'extrémité de la branche 23 débouche dans ladite branche une canalisation 25 reliée au compresseur 15 qui, par effet d'aéro-injection, provoque le transport des boues à l'intérieur du tube 22 depuis le fond du décanteur jusqu'à la cuve d'aération 10. L'eau épurée quitte le décanteur 11 par un déversoir 26.et une canalisation 27 et s'écoule dans le silo à boues en passant sous une lame 28 de régularisation du débit Elle sort du silo à boues par une canalisation 29 après passage sous une lame 28'. Le silo 12 est également conçu pour recevoir directement les boues se déposant au fond du décanteur 11, ces boues étant alors transférées par l'intermédiaire du tube 23 et d'un tube 30 dans le silo à boues au lieu d'être recyclées vers la cuve d'aération 10. Une telle opération a lieu quand le volume des boues que contient la cuve d'aération 10 devient trop important par rapport au volume de ladite cuve et cela en raison des boues nouvelles qui se forment dans la cuve lors du traitement d'aération de l'eau à épurer. les boues ainsi transportées dans le silo à boues y sont stockées pendant un certain temps et, régulièrement, par exemple tous les six mois, elles en sont extraites par l'intermédiaire d'un tube 31. L'appareillage d'épuration d'eaux usées selon l'invention dont la structure et le fonctionnement ont été décrits schématiquement ci-dessus va maintenant être décrit plus en détail en référence aux figures 2 à 5. Il comprend une enveloppe cylindrique externe 40, un fond 41 et une paroi supérieure 42 comportant une ouverture fermée par un couvercle 43. Blenveloppe 40 enferme un décanteur 44 cylindro-conique d'axe vertical aligné avec celui de ladite enveloppe et délimité par une paroi cylindrique extérleure 45, une paroi tronconioue 46 et un fond 47 situé à une certaine distance du fond 41 de l'appareillage. le décanteur est fixé à l'enveloppe extérieure de l'appareillage au moyen d'une tôle de séparation diamétrale 48 découpée dans sa partie médiane suivant le contour du décanteur et présentant ainsi deux parties 49 et 50, dont les bords supérieurs sont au nlveau de l'extrémité supérieure du décanteur. le décanteur 44 et la tôle de séparation 48 divisent l'intérieur de l'appareillage en deux compartiments, une cuve d'aération 52, d'une part, (à# gauche sur les figures 2 et D) et un silo à boues 53, d'autre part, (à droite sur les figures 2 et 35. Dans la cuve d'aération 52 ainsi délimitée est disposée une rampe dtinsufflation d'air 54 percée à intervalles réguliers de trous et reliée à un compresseur non représenté. Une canalisation d'arrivée des eaux usées à traiter 55 débouche dans la partie supérieure de la cuve d'aération 52 comme montré sur les figures 5 et 4. Dans la partie centrale du décanteur 44 et coaxialement à ce dernier, est fixé, au moyen de trois tales 56, 57 et 58, un cylindre 59 dont l'extrémité supérieure est située légèrement au-dessous de l'extrémité supérieure du décanteur et dont l'extrémité infé rieure est située dans la partie médiane de la hauteur totale du décanteur. Comme montré sur les figures 2 et 3, un tube immergé 60 traverse le décanteur de façon telle que l'une de ses extrémités débouche dans la cuve d'aération 52 tandis que l'autre extrémité débouche dans le cylindre 59. Une tubulure 61 en forme générale de L renversé, et mieux montrée sur la figure 5, plonge par sa branche verticale 62 dans le cylindre 59 du décanteur 44, coaxialement à ce dernier, l'extrémité inférieure de ladite tubulure étant située au-dessus du fond du décanteur. La branche horizontale de la tubulure 61 repose sur les bords supérieurs du décanteur et du cylindre 59, son extrémité, qui est courbée comme montré en 63, dépassant la paroi du décanteur pour tenir en regard soit de la cuve d'aération 52, soit du silo à boues 53 comme il sera expliqué ci-après. L'extrémité inférieure de la branche 62 est guidée dans un tube 64 fixé au moyen d'un support 65 à la paroi inférieure 46 du décanteur (figure 2). le silo à boues 53 comprend, dans sa partie supérieure, une tole 66 roulée en "demi-cylindre" suivant le contour extérieur du silo et dont les bords latéraux sont chacun fixés sur la tôle de séparation diamétrale 48 de chaque côté du décanteur 44, cette tôle 66 étant constituée par une partie demi-cylindrique 67 à laquelle est reliée une partie 68 inclinée vers le bas en direction de l'enveloppe 40 de l'appareillage (figure 4). A courte distance de l'extrémité de la ttle 68, et en dessous de celle-ci, une tôle inclinée de faible hauteur 69 est fixés par son extrémité supérieure à la paroi cylindrique extérieure du silo 53.Deux lames 70, 71 du type "lames sipho!Cdes" et dont le rôle sera expliqué ciaprès, sont montées chacune entre la paroi extérieure du silo 53 et la tôle 67, à proximité des parois 49 et 50 séparant le silo de la cuve d'aération (voir figure 3). Une canalisation 72. est fixée par une de ses extrémités dans la partie supérieure du silo à boues 53 entre la lame siphoïde 70 et la paroi de séparation 49 du silo à boues. Pour l'évacuation de l'eau du décanteur vers le silo à boues, l'appareillage selon l'invention comprend un déversoir 90 situé lande la partie supérieure du décanteur et constitué par un bac 80 supporté par deux pattes d'attache 81 et 82 fixées sur la paroi intérieure du décanteur. Sur le bac 80 est fixé, en son milieu, un tube de sortie 83 dont l'extrémité est reliée à un tube souple 84 lui-même relié à un tube 85 débouchant dans le silo à boues 53 dans la partie comprise entre la paroi de séparation 50, la tôle intérieure 67 du silo et la lame siphoïde 71. Le fonctionnement de l'appareillage est le suivant les eaux usées à épurer arrivent par la canalisation 55 dans la cuve d'aération 52 où elles sont traitées par les boues activées contenues dans ladite uve dans laquelle le compresseur introduit de l'air, et par suite de l'oxygène, par la rampe d'insufflation 54. Après avoir été aéré pendant un temps suffisant, -de l'ordre de 3 jours pour de petites installations destinées à traiter les eaux domestiques de maisons individuelles-, le liquide constitué par l'eau et les boues activées quitte la cuve d'aération 52 par le tube immergé 60 pour se déverser dans le cylindre central 59 du décanteur 44. les boues se déposent dans le fond du décanteur, tandis que l'eau claire remonte dans le décanteur suivant la direction des flèches f (figure 4), puis se déverse par l'intermédiaire du déversoir 90, dans le silo à boues à l'emplacement défini précé- demment. Comme on le voit mieux sur la figure 3, l'eau claire passe alors sous la lame siphoSde 71 et circule dans le silo à boues dans le sens de la flèche E, pour passer sous la deuxième lame siphoïde 70 et s'écouler ensuite par la canalisation de sortie d'eau 72. les boues éventuellement présentes dans l'eau tombent par la chicane définie par les extrémités de la tôle 68 et de la tôle 69 pour se déposer au fond du silo à boues. La disposition conforme à l'invention selon laquelle le silo à boues est réalisé suivant la périphérie de l'appareillage d'épuration d'eau permet de lui faire jouer un rôle de décanteur longitudinal en raison de la distance importante comprise entre les emulacements d'arrivée et de sortie d'eau du silo. Lors du fonctionnement normal de l'appareillage selon l'invention, les boues qui se déposent dans le fond du décanteur 44 sont recyclées dans la cuve d'aération 52 par l'intermédiaire de la tubulure 61, ltextrémité 63 de cette dernière se trouvant audessus de la cuve d'aération (position montrée sur la figure 3). Ceci est obtenu par effet d'aéro-injsction, un compresseur, non représenté, insufflant de l'air dans la partie inférieure de la branche 62 de la tubulure 61 comme montré par la flèche F de la figure 2. Périodiquement, lorsque le volume de boues contenu dans la cuve d'aération devient trop important par suite des boues nouvelles qui se sont formées lors du traitement biologique des eaux à épurer, les boues qui se déposent au fond du décanteur 44, au lieu d'être recyclées dans la cuve d'aération 52, sont déversées directement dans le silo à boues 53, cette opération ayant lieu par exemple tous les mois. Pour ce faire, on fait pivoter la tubulure 61 au moyen de la poignée 61' qu'elle porte sur sa branche suré- rieure, pour amener son extrémité 63 en regard du silo à boues dans la partie comprise entre la paroi 45 du décanteur et la tôle intérieure 66 du silo. les boues qui sont ainsi transférées dans le silo à boues y sont alors stockées et périodiquement, quand cela s'avère nécessaire, elles sont extraites du silo où elles ont été stockées. La structure particulière du silo à boues utilisé dans l'appareillage selon l'invention permet en outre d'assurer une très bonne décantation, même en cas de fonctionnement "anormal". En effet, il est parfois possible, généralement en raison d'une moindre surveillance, que des boues soient mélangées aux eaux traitées qui quittent le décanteur pour s'écouler par le déversoir dans le silo à boues. Dans un tel cas, et comme expliqué ci-dessus, les boues contenues dans'l'eau se déposent au fond du silo à boues en tombant par la chicane définie par les tôles 68 et 69, tandis que l'eau s'écoule suivant un courant sensiblement horizontal tel que décrit ci-dessus entre les lames siphoïdes 71 et 70. De' bonus résultats ont été obtenus avec un appareillage selon l'invention pour le traitement des eaux usées domestiques d'une maison individuelle abritant 4 usagers, l'enveloppe extérieure de l'appareillage ayant une hauteur de 220 cm et un diamètre de 150 cm et le décanteur ayant un volume d'environ 400 1. L'appareillage selon l'inventien peut être fabriqué en usine et transporté sur le lieu d'utilisation où il est généralement enterré, par des anneaux d'accrochage solidaires de son enveloppe. R#ENDICÂTIONS Appareillage d'épuration d'eaux usées domestiques de forme générale cylindrique, comprenant un décanteur central de forme cylindro-conique coaxial à l'enveloppe cylindrique extérieure de l'appareillage et une cuve d'aération entourant en partie le décanteur dans laquelle les eaux sont traitées par boues activées, ladite cuve et le décanteur étant reliés ensemble de façon que l'eau, après avoir été traitée dans la cuve d'aération, puisse 9 t écouler dans le décanteur où les boues se déposent au fond et l'eau claire surnage, caractérisé en ce que la chambre délimitée par la paroi extérieure du décanteur et l'enveloppe cylindrique de l'appareillage est divisée en deux compartiments par une paroi de séparation diamétrale découpée suivant le-contour du décanteur, le premier de ces compartiments constituant la cuve d'aération, tandis que l'autre compartiment constitue un silo à boues jouant également le rôle d'un décanteur supplémentaire. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silo à boues est réalisé en tant que décanteur longitudinal, des noyens étant prévus pour faire suivre à l'eau qui se déverse du décanteur dans le silo un trajet horizontal s'étendant sur toute la largeur du silo, ces mêmes moyens provoquant la chute au fond du silo des particules de boues éventuellement contenues dans l'eau. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par une tôle roulée en demicylindre suivant le contour du silo et s'étendant sur toute la largeur du silo dans sa partie supérieure, cette tôle, en liaison avec l'enveloppe cylindrique extérieure de l'appareillage, définissant un couloir longitudinal dans lequel circule l'eau. 4. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une tôle inclinée de faible hauteur est fixée par son extrémité supérieure à la paroi cylindrique de l'appareillage, cette tôle ainsi que celle définissant le couloir de circulation d'eau dans le silo à boues constituant une chicane par laquelle tombent les boues éventuellement contenues dans l'eau. 5. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un cylindre est fixé dans la partie supérieure centrale du décanteur et coaxialement à ce dernier, et en ce qu'une tubulure en forme générale de L renversé est montée coaxialement à l'intérieur de ce cylindre, l'extrémité inférieure de la branche verticale de la tubulure étant située audessus du fond du décanteur et la branche horizontale de la tubulure reposant sur les bords du décanteur et du cylindre, l'extrémité de la branche horizontale étant recourbée de façon à dépasser la paroi extérieure du décanteur. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite tubulure porte sur sa branche horizontale une poignée par laquelle elle peut être soulevée de façon que l'extrémité de ladite branche horizontale puisse être amenée soit en regard de la cuve d'aération, soit en regard du silo à boues dans la partie de ce dernier comprise entre la paroi extérieure du décanteur et la tôle définissant le couloir de circulation d'eau.