Brevet FR2411159A1 — publié le 19790706

L'invention concerne un système d'injection de gaz dans un liquide* utilisable on particulier dans les bassins d'activa- tion des stations d'épuration d'eaux usées. Ou lait qu'il est nicessaire dans ce cas particulier d'introduire, dans l'eau à épurer, une forte quantité d'oxygène, non seulement pour entretenir la vie des bactéries aérobies in tervenant dans le traitement d'puration, mais pour activer le développement de ces dernières. Peur cela, les stations d'épuration comportent des bassins d'activation dans lesquels les eaux à traiter sont aérées par différents moyens, dont les plus connus sont les suivants a) une roue d'axe vertical À pales radiales, entraînée par un motoréducteur, aspire vers le haut et brasse le liquide en surface. Ce système exige un niveau de liquide bien réglé et pr4sente l'inconvénient d'tre bruyant, de créer des aérosols d'eau pol lu4e dans l'atmosphère environnante et d'être donc inutilisable dans les pays froids dans le cas de bassins couverts. En varian te, la roue est une roue hiliceidal- ou une hélice. Ce type de pompe ou d'agitateur, dont le fonctionnement on surface correspond À une forte turbulence du liquide, conduit À des fatigues mécaniques importantes du matériel b) un agitateur, dit "turbine de fond", constitué par un disque d'axe vertical pertant à sa périphérie et à sa partie inférieure des pales verticales, ce disque étant dispose dans le fond du bassin au-dessus d'une couronne creuse perche de trous et coaxiale servant À injecter de l'air sous le disque, qui, entratn- par un meteur,centrifuge les molécules de liquide et d'air.Ce système est moins bruyant, perturbe moins la surface du liquide, nais a généralement un moins bon rendement que le précédent. Le système selon l'invention s'apparente plus À la deuxième catégorie précitée, car il est dispos au fond du bassin, mais il présente toutefois la particularit par rapport a' cet- te dernière de posséder un dispositif original d'injection d'air, qui lui procure une plus grande efficacité dans l'aération du liquide, un meilleur rendement, sans causer de bruits hydrauliques ou de vibrations mécaniques conme dans le cas de la prenière catégorie précitée. Le système selon l'invention est caractérisé en ce qutil comporte: - À l'intérieur du liquide t - une roue hélicoidale creuse constituée par un moyeu creux i axe vertical sur la périphérie duquel sont réparties des ailettes creuses dont l'intérieur communique avec la cavité du moyeu et dont la surface extérieure est percée de trous, - une virole cylindrique fixe entourant les ailettes do la roue et prolongée à chaque extrémité par une tubulure évasée l'une dirigée vers le haut, l'autre dirigée vers le bas - à l'extérieur du liquide - un groupe motoréducteur peur entraîner la roue hélicotdale à une vitesse do l'ordre de quelques dizaines À quelques cen- taines de tours par minute, de manière à diriger le liquide vers le bas, - un compresseur du gaz à injecter, relié par une tuyauterie à la cavité du moyeu. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple particulier de réalisation et des dessins annexés, relatifs à un bassin d'activation d'une station d'épuration d'eaux usées. Le figure 1 représente une vue en perspective d'un sys te d'injection au fond d'un bassin d'activation. La figure 2 montre le détail de la roue hélicoidale creuse. Sur la figure 1, le bassin d'activation est un bassin de forme parallélépipédique dent on n'aperçoit sur le dessin que trois arêtes: l'une verticale 1, les deux autres 2 et 3 limitant le fond 4 du bassin dans sa partie la plus éloignée de l'observa- teur. Le système d'injection repose sur ce fend 4. Son arbre d'entraînement 5 est vertical et pivote dans un palier inférieur 6, pesé sensiblement au centre du fond 4. L'arbr- 5 3 est entraîné dans le sens de la flèche 7 par un motoréducteur, non représenté sur le dessin, mais placé à la partie supérieure de l'arbre 3 hors do l'eau polluée À traiter que contient le bassin. Sur l'arbre 3 est montée une roue hélicoidale creuse 8 constituée par un moyeu creux 9 sur la périphérie duquel sont r4- parties des ailettes creuses 10 percées de trous 11 (voir figure 2). La roue 8, solidaire de l'arbre 5, tourne dans le sens de la flèche 7 à l'intérieur d'une virole métallique cylindrique fixe 12 prolongée i chaque extrémité par une tubulure métallique évasée, à savoir vers le haut par la tubulure 13 et vers le fond du bassin par la tubulure 14, celles-ci étant soudées sur la virole 12, l'ensemble 12-13-14 étant renforcé mécaniquement par des nervures verticales telles que 13. A la figure 1, l'ensemble 12-13-14 a été échancré sur sa partie avant pour que l'on voie la roue 8. Sur la tubulure supérieure 13 est soudé, par des aile- rons 16, un déflecteur 17 destiné à canaliser le flux de liquide vers la roue 8 qui aspire celui-ci du haut vers le bas La face inférieure du moyeu 9 glisse de façon étanche sur le bord supérieur d'un manchon cylindrique fixe 18 d'axe vertical dont le bord inférieur 19 est soudé sur la plaque de fond 20 du système. Ce manchon 18 n'r pas été représenté sur la figure 1 pour rendre la figure plus simple, mais on le trouve sur la figure 2, qui donne d'une part une vue en coupe par l'axe do l'arbre 5 des éléments fixes 12,13,14,17,18, d'autre part, une vue en perspective des éléments mobiles 3,8,9,10. Le moyeu creux 9 communique avec l'intérieur du manchon 18. Sur ce dernier débouche une tuyauterie 21 d'air comprimé provenant d'un compresseur d'air, non représenté sur le dessin, et placé À l'extérieur du bassin. L'air suit le traJet suivant s il passe do la tuyauterie 21 vers le manchon 18, puis dans le moyeu 9 et enfin dans les ailettes 10 d'où il sort par les rangées de trous 11. Il est préférable de pratiquer ces trous sur la face en dépression de l'ailette, c'est-à-aire la face tournée vers le haut comme sur les dessins, et plutôt vers le bord d'attaque de l'ailette. Ainsi, l'air et l'eau sont mélangés efficacement pendant la rotation de la roue 8. Comme la vitesse de la roue 8 est maintenue à une valeur faible, c'est-à-dire entre quelques dizaines et quelques centaines de tours par minute, les bulles d'air ont le temps de se melanger intimement i l'eau polluée. D'autre part le sens de circulation de cette eau du haut vers le bas, au centre du bassin, gene le mouvement naturel des bulles d'air vers la surface du liquide, c'est-à-dire accroit les possibilités de mélange des deux fluides. En reliant de façon étanche la tubulure inférieure 14 À une multitude de gaines d'évacuation 22 horizontales, disposées radialomont sur le fond du bassin, on assure le refoulement de l'eau vers la périphérie du bassin, ce qui allonge encore le temps pendant lequel les deux fluides sent on contact, car d'une part on allonge le trajet suivi par les deux fluides (flèches 23 et 24), d'autre part on obtient à la périphérie du bassin une vites- se do circulation des fluides plus lente. Par la même occasion on assure, dans le bassin, un brassage plus complot et plus effi- cace. Des orifices cfonvenablement distribués le long des gainos 22 permettent d'assurer une répartition plus homogène de l'aé- ration do l'eau dans le bassin. Une autre disposition sensiblement en spirale des gai nes d'évacuation 22 selon la figure 1 permet encore d'allonger le trajet dos deux fluides À la périphérie du bassin et do provoquer, dans le bassin, une rotation de l'eau favorisant le mélange. L'invention n'est pas limitée À l'application que l'on rient de décrire; elle peut être utilisée également i l'os-nisa- tion de l'eau. REVENDICATIONS 1 - Système d'injection de gaz dans un liquide, utilisable en particulier dans des bassins d'activation de stations d'épura- tion d'eaux usées, caractérisé on ce qu'il comporte: - à l'intérieur du liquide - une roue hélicoidale creuse constituée par un moyeu creux À axe vertical sur la périphérie duquel sont réparties des ailet- tes creuses dont 11 intérieur communique avec la cavité du moyeu et dont la surface extérieure est percée de trous, une virole cylindrique fixe entourant les ailettes de la roue et prolongée à chaque extrémité par une tubulure évasée, l'une dirigée vers le haut, l'autre dirigée vers le bas, - À l'extérieur de liquide X - un groupe motoréducteur pour entraîner la roue hélicoidale & une vitesse de l'ordre de quelques dizaines À quelques contai- nes de tours par minute, de manière À diriger le liquide vers le , -un compresseur du gaz à injecter, relié par une tuyauterie À la cavité du moyeu. 2.- Système d'injection selon la revendicatioa 1, dans loquel les trous pratiques des bes ailettes sont disposés sur la face en dépression de l'ailette en rotation. 3.- Système d'injection selon l'une des revendications prd- cédentes, caractérisé en ce que la tubulure évasée dirigée vers le bas est reliée de façon étanche À une multitude de gaines ra diales pour le refoulement du fluide vers la phériphérie, À la partie inférieure dudit système d'injection, lesdites gaines étant munies d'orifices d'évacuation répartit sur toute leur longueur. 4.- Système d'injection selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les gaines radiales sent disposées en spirale au tour de l'axe de la roue hélicoidale.