Brevet FR2423448A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne un appareil d'épuration de petites dimensions, destine par exemple aux eaux usées ménagères de maisons isolées et comportant un récipient, un orifice d'arrivée et un orifice d'évacuation disposés à la partie supérieure du récipient, une chambre d'aération destinée au traitement asrobie des eaux usées à l'intérieur du récipient, des orifices d'éjection disposés dans la partie inférieure de la chambre d'aération et destinés à l'air qui monte sous forme de bulles et une chambre de décantation communiquant avec l'orifice d'évacuation et dans laquelle se déposent les particules en suspension dans les eaux usées. Etant donné la grande consommation d'eau usuelle aujourd'hui dans les ménages, des eaux usées non épurées causeraient une pollution intolérable. C'est pourquoi il est absolument nécessaire d'épures les eaux usées ménagères avant de les rejeter dans un récepteur, par exemple un cours d'eau. Dans les agglomérations importantes, on construit à cet effet des installations dans lesquelles on épure en plusieurs étapes liteau rassembles provenant d'un grand nombre de manages. Alors qu'autrefois, on construisant seulement des installations d'épuration pour des agglomérations importantes, en particulier des villes, on est aujourdthui obligé de le faire même dans de petites communes.Toutefois, mtme lorsqu'il s'agit de maisons isolées ou de très petites agglomérations, il devient de plus en plus intolérable de rejeter dans l'environnement les eaux usées ménagères sans les épurer. C'est pourquoi on a créez des appareils d'éputation de petites dimensions du genre défini plus haut qui sont destinés à la quantité d'eaux usées d'un seul ménage ou d'un petit nombre de ménages. L'avantage des petites appareils d'épuration du genre ci-dessus est qu'ils sont rassemblés en un seul récipient de dimensions relativement réduites, qui peut donc être facilement enterré. Dans les appareils connus, on introduit directement les eaux usées dans la chambre d'aération. L'arrivée soudaine d'une eau fortement chargée d'impuretés, par exemple du fait de la chasse d'eau d'un W.C. , pertube le processus d'épuration aérobie. Afin de diviser les amas dtimpuretés,il faut qu'il règne dans la chambre d'aération des turbulences suffisamment fortes, ce qui n'est pas optimal pour ltactivite des bactéries aérobies.Le parcours des bulles d'air est relativement court, vu la faible profondeur des récipients, de sorte que le temps de séjour des bulles dans les eaux usées ne suffit pas à utiliser de façon optimale l'oxygène de l'air. Aussi, un débit d'air relativement grand est nécessaire. L'invention a pour but de donner à un appareil d'épuration de petites dimensions du genre défini plus haut une structure telle que le processus de traitement dans la chambre d'aération soit perturbé le moins possible par l'afflux d'eaux usées non épurées. A cet effet, selon l'invention, orifice d'arrivée débouche dans une chambre d'entrée disposée dans le récipient, communiquant par son extrémité inférieure avec l'extrémité infé rieurs de la chambre d'aération et et contenant des moyens de division des gros fragments solides contenus dans les eaux usées. Grâce à l'existence d'une chambre d'entrée spéciale, la chambre d'aération est protégée contre l'afflux direct d'eau impure. Le processus d'épuration aérobie dans la zone d'aération n'est donc pas perturbé et peut se dérouler de façon optimale. Les moyens de division prévus dans la chambre d'entrée assurent une division des gros amas d'impuretés de sorte que ceux-ci parviennent dans la zone d'aération en plus petits morceaux. Par suite, la surface d'action des bactéries aérobies est notablement agrandie et on obtient ainsi un traitement rapide. Selon un mode d'exécution avantageux la chambre d'aération contient des obstacles qui entravent la montée des bulles d'air mais ménagent des parcours menant à la surface des eaux usées. Grâce à ces obstacles, on obtient un temps de séjour notablement plus long des bulles d'air dans la chambre d'aération que lorsque les bulles d'air peuvent monter sans encombre à la surface par un trajet relativement court. Grâce à cela, on peut donner aqcompresseur d'air une puissance notablement moindre que dans les appareils d'épuration connus de petites dimensions, pour un même effet d'épuration, ce qui assure une économie notable d'énergie. I1 est particulièrement avantageux de constituer les obstacles par des plaques rigides présentant des inégalités. Des obstacles ainsi conçus sont faciles à fabriquer et faciles à monter. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux,les plaques ont un angle d'inclinaison assez petit, par exemple d'environ 30, et les inégalités sont situées à la face inférieure desdites plaques. Selon un mode d'exécution particulièrement efficace, les inégalités sont formées par des évidements orientés de telle sorte que les bulles d'air se prennent dans les évidements; avantageusement, ces évidements sont constitués par des gorges limitées par des parois b section crochue; avantageusement encore, les gorges sont dirigés horizontalement; elles peuvent aussi avoir une allure légèrement ascendante; le rle des évidements est de retenir les bulles d'air azzez longtemps pour que l'oxygène soit entièrement utiles; lorsque les gorges sont ascendantes, allas peuvent avoir une inclinaison dans le maie sens sur toute la largeur des plaques.Toutefois, on pourrait aussi prévoir, par exemple, des gorges en Selon un mode d'exécution avantageux, le récipient présente une ouverture supérieure d'accès dont la section libre du récipient est notablement inférieure à la section horizontali et les plaques ont une largeur inférieure à la largeur libre maximale de I'oer- ture d'accès; ces plaques peuvent alors entre montées meme dans des récipients présentant une ouverture d'accès relativement petite. L'invention n'est pas limitée à des obstacles de ce genre, formés de plaques rigides, mais on pourrait prévoir des agencements intérieurs différents, par exemple des réseaux dépbyés dans des plans verticaux ou légèrement inclinés relativement à la verticale. Dans un mode d'exécution particulièrement simple et avantageux, la chambre d'entrée est formée 2'un tube ouvert en bas et en haut, disposé verticalement à l'intérieur du récipient. Les moyens de division prévus dans la chambre d'entrée peuvent par exemple être munis d'orifices d'injection d'air. Ce mode d'exécution est de structure et de fonctionnement particulièrement simples puisquton a besoin de toute façon d'un compresseur d'air. Il est particulièrement avantageux que les moyens de division comportent un agitateur; de préférence muni de bras batteurs. Le mécanisme d'entrainment d'un agitateur de ce genre n'a pas besoin de fonctionner constamment. Par exemple, on pourrait, au moyen d'un interrupteur réagissant à l'afflux d'eau pollué, mettre seulement l'agitateur en action pendant peu de temps chaque fois qu'il se produit un afFlux d'eau polluée vers la chambre d'entrée. Ou encore, au moyen d'une minuterie, on pourrait mettre en action l'agitateur de temps e, temps. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titr- d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peuetre réalisée. La figure 1 est une cou@@@@@@ @@@@@ale d'un appareil d'épuration de petites dimensions selon l'invention, La figure 2 une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la figure 1; La figure 3 une coupe verticale suivant la ligne III-III de la figure I; La figure 4 un détail agrandi de la figure 3 dans la région du cartouche Iv; La figure 5: une coupe verticale correspondant à la figure 3, montrant un autre mode d'exécution des obstacles et La figure 6 un détail agrandi de la figure 5 dans la région du cartouche 'LI. Sur le dessin, l'appareil d'épuration de petites dimensions comporte un récipient I, à peu près en forme de paroi lélipipède. Il peut s'agir d'un récipient en matière synthétique fabriqué par soufflage, ayant à peu près la grandeur d'un réservoir à mazout. Le récipient présente une ouverture supérieure 2 relativexent grande. Du cBté situé à gauche sur la figure t est disposés une tubulure d'arrivée 3 et du caté situé à droite, une tubulure d'évacuation 4, La tubulure d'arrivée 3 est située un peu plus haut que la tubulure d'évacuation 4. L'intérieur du récipient peut être subdivisé en trois zones, une zone d'entrée désignée par la référence générale E, une zone d'aération désignée par la référence générale B et une zone de décantation désignée par la référence générale A. Dans la zone d'entrée E se trouve une chambre d'entrée 5. Dans la zone d'aération B sont disposés deux paquets de plaques 6,7 tandis que la zone de décantation A présente un fond incliné E sur lequel la boue et les matières similaires qui se déposent peuvent glisser vers le bas. Toutes les zones communiquent entre allas de sorte que, partout, la surface 9a du contenu d'eaux usées 9 a la même hauteur. La chambre d'entrée 5 est formée par un tube 10 ouvert en bas et en haut. L'extrémité supérieure dépasse le niveau 9a des eaux usées tandis que l'extrémité tandis que l'extrémité inférieure se trouve à une certaine distance du fond il du récipient t. Le tube 10 est traversé à son extrémité inférieure par un tuyau à air 12 à la partie supérieure 12 a duquel sont percés des orifices d'éjection d'air. A l'intérieur du tube est aussi disposé un agitateur désigné par la référence générale 13. Cet agitateur présente un arbre vertical 14 muni de bras batteurs 15. L'arbre 14 est entratné par un moteur électrique 16 situé à l'extérieur du récipient 1. Les paquets de plaques 6, 7 situés dans la zone d'aération B se trouvent à une certaine distance du fond 11 du récipient. En dessous de cas paquets de plaquas, court un prolongement du tuyau à air 12 de forme sinueuse. A la partie supérieure 12a du tube se trouvent, à cet endroit aussi, des orifices d'éjection d'air. Les paquets de plaques 6, 7 sont portés par des traverses 17 placées transversalement au récipient. Comme on peut le voir en particulier sur la figure 3, les paquets de plaques sont formés de nombreuses plaques 18 parallèles entre elles. Les plaques sont légèrement inclinées et espacées les unes des autres de sorte qu'il reste chaque fois un espacement 19- entre plaques adjacenteê, L'angle d'inclinaison des plaques peut btre par exemple de 3 es plaques 18 sont de préférence formées de matière synthétique et présentent à leurs bords latéraux des crochets 20 et 21 qui s'accrochent sur les traverses 17. Comme on peut le voir sur la figure 3, les orifices d'éjection 12a sont disposés en dessous des espacements 19 respec- tifs. Les plaques 18 sont de préférence formées de matière synthétique. Elles sont lisses à leur face supérieure 1Ba et présentent à leur face inférieure 18b des profils que l'on étudiera à propos de la figure 4. Les profils sont formés de gorges 22 ouvertes vers le bas. La paroi antérieure de chaque gorge est formée par une saillie crochue 19. Les gorges s'étendent transversalement sur toute la plaque. Sur la figure 1, on a indiqué schématiquement des gorges 22 d'allure horizontale. Toutefois, les gorges peuvent aussi avoir une allure légèrement ascendante. Les gorges peuvent aussi etre en V, mais avec un très grand angle, approchant de 180o. Les plaques 18 présentent (voir figure 1) une largeur b relativement réduite, inférieure à la largeur intérieure w de l'ouverture d'accès 2 de sorte que l'on peut introduire commodément les plaques par l'ouverture 2, La zone de décantation A est séparée par une paroi verticale de la zone d'aération B. La paroi 23 (voir figure 2) s'étend sur toute la largeur du récipient 1. Le fond incliné 8 déj & mentionné présente dans l'exemple représenté une inclinaison d'environ 45fil Toutefois, il ne va pas jusqu'en bas du récipient de sorte qu'il reste une certaine section libre 24 par laquelle la zone de décantation A est reliée à la zone d'aération B. Dans la variante représentée par les figures 5 et 6, au lieu de plaques rigides 18 sont prévus des réseaux flexibles découpés 25. Ces réseaux sont disposés de façon analogue aux plaques 18. Les réseaux sont déployés entre det traverses 26 et 27. Grâce à la flexibilité des réseaux, ceux-ci peuvent avoir une plus grande largeur que l'ouverture d'entrée puisqu'on peut introduire les réseaux à l'état roulé dans le récipient. Les orifices d'éjection d'air 12a sont disposés de telle sorte que leur espacement correspond au pas t des mailles 25a du réseau. Chaque orifice d'éjection se trouve en dessous de l'espace qui sépare deux fils verticaux du réseau 25. L'appareil fonctionne comme suit. Le récipient I est constamment rempli d'eaux usées jusqu'au niveau 9a. Le niveau 9e est déterminé par celui de la tubulure d'évacuation 4. Toutefois, en cas de grand afflux d'eaux usées, le niveau 9a peut s'élever temporairement un peu. Dans le tuyau à air 12 est constamment refoulé de l'air comprimé engendré par un compresseur non représenté. L'air sort des orifices d'éjection 12a et parcourt la zone d'aération B de bas en haut. Les bulles d'air restent en partie accrochées aux plaques 18, en particulier elles se prennent dans les gorges 22. Toutefois, elles nty restent pas longtemps mais sont chassées par des bulles d'air suivante. Ilaccrochage des bulles d'air est favorisé par l'inclinaison des plaques 18. Le sen/ 18. Le la surface munie des gorges 22 est dirigée vers le bas. Les eaux usées contenues dans la chambre d'aération entrent en contact intensif avec l'air de sorte que les bactéries aérobies contenues dans la boue (dite boue activée) peuvent entrer en contact intensif avec I'oxygène et exercer leur action d'épura tison. En cas d'afflux d'eaux usées, les eaux usées traitées dans la zone d'aération B sont refoulés dans la zone de décantation A. Dans celle-ci, les eaux usées montent lentement. Etant donné qu'il ne règne pas de turbulences dans la zone de décantation A, las matières en suspension donc en particulier la boue activée, descendent. Cette boue glisse vers le bas sur le fond oblique 8 et retourne par l'ouverture 24 dans la zone d'aération B. Un tron çon 12b du tuyau à air 12 se trouve directement en dessous de la paroi oblique 8. L'air sortant de ce tronçon de tube 12b engendre une certaine aspiration à l'ouverture 24, ce qui fait que la boue activée qui glisse de la paroi 8 est amenée à la zone d'aération B. Lorsqu'une quantité d'eaux usées arrive, par exemple à la suite de la chasse d'eau d'un W.C., par le tuyau 3, elle pénêtre tout d'abord dcs la chambre d'entrée 13 qui protège la zone d'aération B. Par suite, l'activité dans la zone d'aération n'est pas perturbée. Les grosses impuretés contenues dans les eaux usées qui arrivent, en particulier les amas fécaux, sont tout d'abord divisés dans la chambre d'entrée. L'action de division peut déjà être assurée par les turbulences engendrées par le courant ascendant de bulles d'air qui sort du tube à air 12. S'il existe en outre, comme dans l'exemple représenté, un agitateur 13 muni de bras batteurs 15, on obtient une division particulièrement rapide et intensive.C'est seulement l'eau polluée ainsi préparée qui, lors d t un nouvel afflux d'eau polluée, arrive à la zone d'aération où les constituants d'impuretés destinés à être traités biologiquement entrent en contact avec les bactéries aérobies, car les impuretés divisées offrent une surface d'action particulièrement grande. a variante des figures 5 et 6 à en principe le même fonctionnement que le mode d'exécution décrit ci-dessus. Les réseaux 25 assurent également une retenue d'air de sorte que lton obtient une plus longue durée de séjour de l'air que s'il n'y avait pas d 'obstacles incorporés. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil d'épuration de petites dimensions destiné par exemple aux eaux usées ménagères de maisons isolées et comportant un récipient, un orifice d'arrivée et un orifice d'évacuation disposés à la partie supérieure du récipient, une chambre d'aération destinée au traitement aérobie des eaux 4 Ees b l'intérieur du récipient, des orifices d'éjection disposés dans la partie inférieure de la chambre d'aération et destinés à l'air qui monte sous forme de bulles et une chambre de décantation communiquant avec l'orifice d'évacuation et dans laquelle se déposent les particules en suspension dans les eaux usées, caractérisé en ce que Orifice d'arrivée débouche dans une chambre d'entrée disposée dans le récipient, communiquant par son extrémité inférieure avec ltextrémité inférieure de la chambre d'aération et contenant des moyens de division des gros fragments solides contenus dans les eaux usées. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'aération contient des obstacles qui entravent la montée des bulles d'air mais ménagent des parcours menant à la surface des eaux usées. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les obstacles sont formés de plaques présentant des inégalités. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé an ce que les plaques ont un angle d'inclinaison, par exemple d'environ 3, les inégalités étant situées à la face inférieure des plaquas. 5. Appareil selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les inégalités sont formées par des évidements orientés de telle sorte que les bulles d'air se prennent dans les évidements. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les évidements sont formés par des gorges limitées par des parois à section crochue 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé an ce que les gorges sont dirigées horizontalement. 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les gorges ont une allure légèrement ascendante. 9. Appareil selon Iune/revenaications 3 à , caractérisé en ce que les plaques sont formées de matières synthétique. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le récipient présente une ouverture supérieure d'accès dont la section libre est notablement inférieure à la section horizontale du récipient et les plaques ont une largeur inférieure à la largeur libre maximale de l'ouvert ture d'accès. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que plusieurs plaques sont disposées parallèlement et sont de préférence réunies en un ou plusieurs entassements et que de préférence, les orifices d'éjection étant disposés de telle sorte, qu'ils se trouvent en dessous des espaces entre deux plaques. 12* Appareil-selon la revendication 1, caractérisé en ce que les obstacles sont formés par des réseau de préférence déployés dans des plans verticaux ou légèrement inclinés relati vement/verticale; 13 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la chambre d'entrée est formée d'un tube ouvert en bas et en haut, disposés verticalement à l'intérieur du récipient. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de division présentent des orifices d'injection d'air. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de division comportant un agitateur, de préférence muni de bras batteurs0