Brevet FR2364182A1 — publié le 19780407

La présente invention concerne une installation d'épuration destinée à assurer le traitement mécanique et biologique des eaux usées. les problèmes liés à la pollution ont pris, ces dernières années, une importance croissante. Dans le but de sauvegarder l'en- vironnement et de réduire au minimum l'importance des déchets rejetés dans les milieux naturels, de nombreuses industries doivent adopter des installations d'épuration afin de débarrasser, dans la mesure du possible, les eaux qu'elles refoulent des déchets pol luants. De même, les eaux rejetées par les collectivités doivent subir un traitement d'épuration avant autre rejetées dans les milieux naturels. On a déjà proposé de nombreuses installations d'épuration dont les dimensions peuvent autre tout à fait différentes selon la teneur et l'importance en déchets des eaux à épurer. Dans le cas d'industries particulièrement polluantes, telles que, par exemple, des raffineries de pétrole ou certaines industries chimiques, on a dû utiliser des ensembles d'épuration de dimensions considérables, contenant des cuves de stockage, des ins- tallations d'épuration mécaniques, chimiques, des inoinérateurs ou des bassins de traitement biologique. Au contraire, dans le cas d'eaux peu polluées, des installations de beaucoup plus petite échelle psuvent 'avdrer satisfaisantes. Parmi les procédés d'épuration qui sont actuellement connus, les procédés dlépuration biologique ont une importance particulière dans le cas très fréquent où la DBO ou demande biologique en oxygène des produits rejetés est importante. Or, en ce qui concerne l'épuration biologique, les installations existantes sont loin d'être parfaites. En effet, les ins- tallations d'épuration par boues activées sont bien adaptées aux grandes stations surveillées en permanence. Par contre, les expé rinces de ces dernières années ont montré que de telles installa- tions appliquées à des unités trop petite et sans surveillance peuvent conduire à de nombrent déboires. De même, les installations basées sur le vieux principe des lits bactériens très sûrs et très stables présentent l'inconvénient de nécessiter de grands ouvrages peu esthétiques et une perte de charge importante 7a présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients en proposant une installation d'épuration, plus particulière ment destinée à 16épuration des eaux rejetées par de petites col lectivitése ou par de petites industries, qui soit à la fois simple et sdre et en même temps ne nécessite pas un grand code de fabricae tion et de dépenses élevées en main-doeuvre. Cette installation est basée sur le principe des tambours tournants qui allient certains des avantages des traitements par boues activées (rendement d'épuration élevé) et des lits bactériens (consommation d'énergie réduite). Le tambour tournant est constitué d'un matériau de remplie sage ayant une grande surface développée par unité de volume afin de favoriser un transfert économique de l'oxygène atmosphérique sur le film liquide. Au passage dans la cuve d'aération , ce liquide aéré est mélangé intimement avec les boues activées en suspension. Afin dsaecrottre la masse biologique les boues activées entraînées vers le décanteur secondaire sont récupérées et renvoyées dans la cuve d'aération. À Cet effet, l'invention concerne une installation d'épura- tion comportant des dispositifs destinés à assurer le traitement mécanique et biologique des eaux usées, caractérisée en ce que ces dispositifs sont alignés sur un axe d'entraînement commun, commandé par un moteur antique Cette disposition permet de fabriquer une installation ayant une extrême simplicité d'exploitation, étant donné qu'un seul groupe d'entrainement permet de commander tous les traitements devant être subis par l'eau à épurer. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispo sitife destinés à assurer ltepuration mécanique de l'eau sont un dispositif de dégrillage et un dispositif de dégraissage. Cette épuration physique préalable permet de diminuer l'entretien de l'installation, étant donné que les graisses et les dé- chets de volume important seront éliminés au début de l'opération. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispo- sitifs destinés à assurer l'épuration biologique des eaux usées sont constitués par une cuve d'aération et un ou plusieurs tambours tournants entraînés par l'axe principal plongeant partiellement dans la cuve. Afin d'obtenir un transfert élevé d'oxygène dans les boues activées, la surface développée des matériaux constituant le tambour tournant doit être très grande. En effet, la surface externe et interne de ces tambours absorbe, dans l'eau, les matières organiques en solution puis assure leur oxygénation dans l'air, effectuant ainsi l'épuration biologique recherchée. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'axe dren- traînement est incliné par rapport à l'horizontale. Cette inclinaison peut Entre, par exemple, de 50 environ par rapport à l'horizontale. Son intdrdt est à la fois d'améliorer le remplissage des éléments constituant les tambours tournants dans la partie biologique du traitement et aussi de permettre une application plus facile des divers éléments. Il est intéressant que la position de l'axe soit relativement éloignée de l'eau pour favoriser le dégrillage et le dégraissage, tandis que l'immersion du tambour tournant doit entre suffisante pour assurer un bon transfert des boues activées. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de dégrillage se compose d'une grille courbe à travers laquelle l'eau est admise et d'un bras racleur fixé à l'axe principal qui entraine les déchets solides vers un bac à déchets solides. Cette disposition permet de réaliser une amélioration subs tantielle par rapport aux installations d'épuration de petite échelle actuellement en service, dans lesquelles le dégrillage est indispensable, étant donné que les éléments grossiers, tels que décrits divers, papiers, épluchures, etc . . risquent de perturber la suite du traitement, et est généralement réalise de façon sommaire par l'enlèvement manuel des détritus avec un rateau sur une grille fixe ou bien à travers une grille en forme de panier. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de dégraissage se compose d'une palette fixée sur l'axe principal qui écume la surface d'une cuve qui contient de l'eau à épurer pour faire tomber les déchets flottants dans un récipient spécialement prévu à cet effet. les huiles, graisses, d'origine domestique ou les hydrocarbures ont tendance à constituer des amas flottants préjudiciables à l'épuration. Il est donc important de les éviter. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installa- tion comporte des moyens permettant de réguler et d'homogénéiser le débit d'arrivée des eaux usées dans la cuve d'aération. Les variations des compositions et du débit qui sont dtau- tant plus importantes que les collectivités sont réduites, diminuent l'efficacité du traitement biologiquement et de la décantation. Pour éliminer les inconvénients subséquents à ces variations, un dispositif de Srévement à débit constant est fixé sur l'axe prin cipal. Il est constitué par une cuillère qui prélève, à chaque tour , un débit constant quel que soit le niveau de l'eau accl lée dans le compartiment. De cette façon, lorsque les rejets sont importants en volume, la cuve se remplit ; elle est vidée ensuite progressivement lorsque l'apport des effluents est plus réduit. Le volume collecté par la cuillère est ensuite transféré à chaque tour vers la cuve de traitement biologique.La forme de cette cuillère est prévue de telle sorte qu'il se forme peu de dépote Selon une autre caractéristique de l'invention, les parois de la cuve tampon sont inclinées de 50 à 600 par rapport à la verticale. Ainsi, les boues qui se forment, descendent vers le fond. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installa- tion comporte une cuve de clarification munie à sa périphérie dlun déversoir permettant de prélever les eaux débarrassées de leurs matitres en suspension. Selon une autre caractéristiques de l'invention, llinstal- latica comporte des moyens permettant de recycler les boues dépo suées dans le fond de la cuve de clarification vers la cuve d'aéra talon. Le recyclage des boues déposées dana le fond de la cuve de clarification vers la cuve d'aération est assuré par une tubulure allant du fond de la cuve de clarification vers une chambre de recyclage située au niveau liquide de la cuve de clarification et à l'intérieur de laquelle une cuillère vient prélever régulièrement un volume constant. Cette cuillère, fixée sur l'axe principal, renvoie les boues dans la cuve d'aération. Sur dans installations de traitement biologique, il est népessaire d'évacuer périodiquement excès des boues formées. Ce réglage est particulièrement difficile, car la pollution est variable dans le temps, et un excès de boues entrain leur détérioration par fermentation anaérobie ou par dénitrification tandis qu'une insuf- finance ne permet pas d'assurer une épuration correcte Les moyens d'évacuation prévus sont constitués par un tube descendant à un niveau déterminé de la cuve de clarification (ré glane suivant la pollution reçue et le rendement d'épuration désiré). Ce tube est raccordé à une chambre d'évacuation placée à la surface de la cuve de clarification. Une cuillère raccordée sur l'axe prin cipal plonge périodiquement dans la chambre d'évacuation. Lorsque la quantité de boues est très grande, on évacue, de cette façon, un débit régulier, mais lorsque le volume des boues est très faible (pollution réduite ou extraction trop forte), le tube de prélève ment n'atteint pas le niveau des boues et on n'évacue plus que de l'eau. ainsi, la masse biologique ne diminue pas exagérément. L'installation qui fait l'objet de la présente invention sera décrite plus en détails, à l'aide des dessins annexés, dans lesquels 2 - la figure t est une vue de dessus de l'installation mon- trant les différents dispositifs qui composent cette installation ; - la figure 2 est une vue d'ensemble de cette installation ; - la figure 3 est une coupe selon l'axe d'une variante de cette installation réalisée par assemblage de plusieurs cuves. Selon les figures i à 3, les eaux brutes arrivent dans l'installation selon la flèche A pour subir un traitement physique de dégrillage et dégraissage dans les cuves 1 et 2. Ensuite, les eaux brutes qui ont été débarrassées des déchets grossiers et des graisses qui surnagent s'écoulent par gravité dans une cuve-tampon 3 dans laquelle elles s'accumulent avant d'être envoyées dans une cuve d'aération 4 d'une façon qui sera décrite plus en détails cidessous. Deng la cuve d'aération 4, les eaux à épurer subissent le traitement biologique. Ce traitement est constitué par un tambour tournant 5 plongeant partiellement dans-le liquide contenu dans la cuve 4, et dont la périphérie est constituée de petits tubes parallèles 6 qui ont pour but d'augmenter la surface du tambour 5 en contact avec l'oxygène de l'air, lorsqu'il est situé au-dessus'du ng- veau de l'eau ou avec les eaux. Or, c'est justement ce contact des eaux usées avec l'air, grâce à la rotation du tambour, qui permet les réactions de dégradation biologique permettant l'épuration de l'eau. Après le traitement biologique, l'effluent passe par gra vitré dans un bassin de clarification 7 où les matières en suspension sont décantées physiquement. Les parois 30 et 70 des cuves-tampon et de clarification sont inclinées de 50 à 6000 sur la verticale pour permettre aux boues de descendre vers le fond de ces cuves. Les différents dispositifs de traitement sont placésà la suite les uns des autres sur un axe d'entraînement unique 8 commandé par un moteur unique 9 et incliné d'un angle &alpha; de approximati- vement 50 par rapport à horizontale, afin de permettre un meilleur écoulement des liquides à épurer, Dans la cuve de dégrillage, l'eau à épurer passe à travers une grille de filtration courbe 10 à travers laquelle l'eau est admise, ce qui permet d'éliminer les débris grossiers.De plus, un peigne 11 fixé sur l'axe principal 8 permet de racler la surface de l'eau afin d'entraîner les déchets solides vers un bac 12. En outre, sor l'axe 8 et au-dessus de la cuve de dégrais- sage 2, est prévue mze palette 13 qui écume la surface de la cuve 2, afin d'éliminer les huiles, graisses d'origine domestique, ou les hydrocarbures qu ttent à la surface, et les faire tomber dans une cuve à déchets 114. Après avoir été débarrassée des graisses et des déchets lds plus grossiers, l'eau à épurer est amenée dans la cuve-tampon 3, au-dessus de laquelle une cuillère 14 est fixée à l'ase de rotation 8, et prélève, à chaque tour de l'axe, un débit constant d'eau épurer quel que soit le niveau de l'eau accumulée dans la cuve 3. Ensuite, lorsque la cuillère est pleine au tour suivant elle rejette oiseau qu'elle contient par son extrémité 14Q, dans la cuve dtaé- ration 4. Cette disposition permet d'obtenir un débit constant dans la cuve d'aération 4, tout en permettant à l'eau à épurer de s'accumuler dans la cuve-tampon 3 lorsque son débit est important cette façon, lorsque les rejets sont importants, le volute de la cuvewtampon 3 se remplit t elle est vidée, ensuite, progressivement, lorsque l'apport des effluents est plus réduit. Selon la figure 3, la cuve de clarification 7 comporte, à sa périphérie, un déversoir 15 permettant de prélever les eaux dé barrassées de leurs matières en suspension qui stécoulent par la canalisation 150. Il est possible de recycler les boues déposées dans le fond 16 de la cuve de clarification, à l'aide d'une canalisation 160 qui débouche dans une chambre de recyclage 17, située au niveau liquide du clarificateur, et à l'intérieur de laquelle une cuillère 18, fixée à l'axe 8, prélève régulièrement un volume constant d'eau, pour la renvoyer dans la cuve b travers l'axe creux Selon la figure 1, 1 'installation comporte aussi une chambre d'évacuation 19 recevant les boues en excès provenant d'un tube 20 descendant à un niveau déterminé de la cuve de clarification 7 et munte d'une cuillère 21, raccordée sur l'axe 8 qui plonge périodiquement dans la chambre 19 pour évacuer, lorsque la quantité de boues est très grande, un débit régulier de boues vers l'extérieur, mais, lorsque le volume de boues est très faible (pollution réduite), le tube de prélèvement n'atteint pas le niveau des boues et on ntévacue plus que de 2:'eau, ainsi la masse biologique ne diminue pas exagérément. Les dispositions indicatives ci-dessus peuvent être utilisées toutes ensembles ou en partie. L'ensemble peut outre réalisé par plusieurs élémerts modulaires, utilisés cette à c8te afin de réduire le prix de préfabrication éventuelle et le transport. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Installation d'épuration comportant des dispositifs destinés assurer le traitement mécanique et biologique des eaux usées, caractérisée en ce que ces dispositifs sont alignés sur un axe d'entraînement commua, commandé par un moteur unique. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dispositifs destinés b assurer l'épuration mécanique de l'eau sont un dispositif de dégrillage et un dispositif de dégraissage. 30) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les dispositifs destinés è assurer l'épuration biologique des eaux usées sont constitués par une cuve d'aération et un ou plusieurs tambours tournants entraînés par l'axe principal plongeant partiellement dans la cuve. 40) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 b 3 caractérisée en ce que l'axe d'entraînement est inclinée par rapport à l'horizontale. 50) Installation selon l'une quelconque des revendications I h 4, caractérisée en ce que le dispositif de dégrillage se compose d'une grille courbe b travers laquelle l'eau est admise et d'un bras racleur fixé h l'axe principal qui entraîne les déchets solides vers un bac b déchets solides. 60) Installation d'épuration selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif de dégraissage se compose d'une palette fixée sur l'axe principal qui dorme la surface d'une cuve qui contient de l'eau à épurer pour faire tomber les déchets flottants dans un récipient spécialement prévu h cet effet. 70) Inatallation d'épuration selon l'une quelconque des revendications 1 b 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant de réguler et d'homogénéiser le débit d'arrivée des eaux usées dans la cuve d'aération. 80) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens permettant de régaler et dhomogéiser le débit d'arrivée des eaux usées dans la cuve d'aération sont une cuillère solidaire de l'axe principal qui plonge dans uns ouse-ampon et prélève, h chaque tour, une quantité prédérminée de liquide b épurer pour l'amener dans la cuve d'aération. 90) lnstal:.ation selon l'une quelconque des revendications I à 8, oaractérisée en ce que les parois de la cuve tampon sont inclinées de 50 à 600 par rapport à la vertioale. 100) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte une cuve de clarification munie, à sa périphérie, d'un déversoir permettant de prélever les eaux débarrassées de leurs matières en suspension ; 110) Installation selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant de recycler les boues déposées dans le fond de la cuve de clarification vers la cuve d'aération. 120) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les moyens permettant de recycler les boues déposées dans le fond de la cuve de clarification se com- posent d'une chambre de recyclas au niveau liquide du décanteur, d'une tubulure allant du fond de la cuve de clarification à la chambre de recyclage et d'une cuillère solidaire de l'axe principal qui plonge dans la chambre de recyclas et qui prélève à chaque tour une quantité prédéterminée de boues pour la ramener dans la cuve d'aération. 130) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à I 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant d'évacuer périodiquement l'excès des boues Orméss. 140) Installation selon l'une quelconque des revendications I à 13, caractérisée en ce que les moyens permettant d'évacuer pé- riodiquement l'excès des boues formées se composent d'une chambre d'évacuation, d'un tube descendant à un niveau déterminé de la cuve de clarification et raccordés à la chambre d'évacuation ainsi que d'une cuillère qui plonge dans la chambre d'évacuation et y prélève à chaque tour une quantité prédéterminée de boue pour 1 'évacuer dans un bac auriliaire. 150) Installation selon l'une quelconque des revendications I à 14, caractérisée en ce que les parois de la cuve de clarification sont inclinés de 50 à 600 par rapport à la verticale.