Brevet FR2432484A1 — publié le 19800229

La présente invention a pour objet une station d'épuration biologique des eaux résiduaires, à étages multiples, formant un ensemble contenu dans un seul réservoir et travaillant sur la base de la méthode dite "de boue activée". Les stations d'épuration biologique des eaux résiduaires connues Jusqu'à présent, formant un bloc, sont réalisées sous la forme de deux réservoirs concentriques en béton dont le réservoir extérieur Joue le ralle de chambre d'aération tandis que le réservoir intérieur sert de décanteur secondaire. Une plate-forme à laquelle sont fixées des brosses d'aération prend appui sur les parois des réservoirs. Dans la chambre du décanteur se trouve un racleur rotatif ainsi qu'un bac de sédimentation, d'oh le sédiment est acheminé vers la chambre d'aération, tandis que le sédiment en excès est évacué périodiquement vers l'extérieur. Les eaux résiduaires brutes sont amenées au réservoir par une conduite située dans la paroi extérieure de la chambre d'aération.Le liquide épuré s'écoule par une conduite qui se trouve sous le réservoir relié à une cuve collectrice placée à la hauteur de la nappe du liquide dans la chambre du décanteur secondaire. Le but de l'invention est la construction d'une station d'épuration biologique des eaux résiduaires, permettant d'atteindre des paramètres hydrauliques qui garantissent la haute efficacité du processus d'épuration, indépendamment de la grandeur et de la hauteur de la station d'épuration formant un ensemble. La conception de l'invention est une station d'épuration biologique des eaux résiduaires composée d'un seul réservoir en forme de cylindre divisé concentriquement par des écrans annulaires verticaux fixes formant des chambres et par des écrans mobiles formant des sections à diverses fonctions technologiques. Les écrans fixes sont encastrés dans le fond du réservoir, dépassent de la surface du liquide dans le réservoir et forment à partir du centre du réservoir des chambres de biosorption, des chambres de biostabilisation et une chambre de sédimentation. Les écrans mobiles fixés à une eonstrueti;g-rowtative sînt -.immergés danse 41ess chambres de biosorption et de biostabilisation ; ils divisent ces chambres en sections intérieures et extérieures.Les écrans fixes sont percés d'orifices disposés au-dessus du fond du réservoir, permettant l'écoulement du liquide d'une chambre à une autre, depuis le centre vers l'extérieur. Les écrans mobiles sont immergés au-dessous de la nappe du liquide dans les chambres de biosorption et de biostabilisation et s'élèvent au-dessus du fond de ces chambres. Des aubes fixées aux parois extérieures et intérieures des écrans mobiles assurent le sens du mouvement du liquide. Un tube constituant la conduite d'amenée des eaux résiduaires brutes dans le réservoir de la station d'épuration est fixé au fond du réservoir dans son axe. Un puisard recouvert d'un diaphragme pour la condensation du sédiment se trouve encastré dans le fond de la chambre de biostabilisation. La partie inférieure de l'écran fixe qui sépare la chambre de sédimentation de la chambre de biostabilisation comporte une tuyère directrice annulaire, unie à cet écran à l'aide d'éléments de liaison verticaux.Une auge collectrice annulaire pour l'évacuation des eaux résiduaires épurées est située au niveau de la nappe du liquide dans la chambre de sédimentatbn. Des aérateur flottants à turbine, des brosses d'aération ou d'autres dispositifs qui introduisent 1' oxygène dans le liquide sont placés sur la surface du liquide dans les chambres de biosorption et de biostabilisation. Des plaquettes dans la chambre de sédimentation unissent l'écran fixe qui se trouve entre les chambres de biostabilisation et de sédimentation à l'enveloppe extérieure du réservoir. Ces plaquettes sont disposées selon un angle aigu par rapport à la tangente à l'écran fixe et selon un angle aigu par rapport à l'axe du réservoir. Les écrans mobiles comportent dans l'espace incomplet d'immersion des ailettes fixées verticalement, disposées selon un angle aigu à la tangente au périmètre de l'écran mobile ; l'écart angulaire des ailettes fixées à 1' écran dans la chambre dè biosorption est orienté vers l'extérieur, tandis que l'écart angulaire des ailettes fixées à l'écran dans la chambre de biostabilisation est orienté dans le sens contraire vers l'intérieur. La ligne hélicoSdale constituée par les aubes fixées sur les surfaces extérieure et intérieure des écrans mobiles forme des angles aigüs avec l'axe de ces écrans.Les surfaces extérieures et intérieuresAdes écrans fixes comportent des nervures orientées selon un angle aigu par rapport à l'ase vertical du réservoir. Les parois mobiles des écrans soxt formées de flotteurs à profondeur d'immersion variable, composés de récipients tubulaires verticaux, munis dans la partie supérieure d'une conduite amenant le gaz comprimé, tandis que, dans la partie inférieure, ces récipients sont percés d'orifices d'évacuation. Les eaux résiduaires brutes, conjointement avec la boue activée recyclée, sont amenées par le tube placé dans l'axe du réservoir dans la chambre de biosorption de la section intérieure. L'écran annulaire mobile provoque par sa rotation le mouvement du liquide vers le haut dans cette section ainsi que le mouvement du liquide autour du périmètre du réservoir. L'écoulement du liquide vers le haut ainsi que sa turbulence superficielle sont aidés par le travail des dispositifs d'aération. Le liquide riche en oxygène dans la partie supérieure de la chambre de biosorption s'écoule au-dessus de l'écran mobile vers la section extérieure de cette chambre, d'où il est dirigé en spirale vers le bas, gracie aux aubes qui se trouvent sur la surface extérieure de l'écran mobile. Après avoir atteint la partie inférieure de la chambre de biosorption, les filets du liquide s'écoulent sous l'écran mobile vers la section intérieure de la chambre de biosorption, l'écoulement des filets du liquide autour du réservoir étant orienté par la position convenable du fond de la chambre. Â mesure que les eaux résiduaires s'écoulent, le mélange des eaux résiduaires et de la boue activée s'écoulera par gravitation à l'extérieur, après un séjour approprié dans la chambre de biosorption à travers les orifices dans l'écran fixe au-dessus du fond du réservoir vers la chambre suivante. L'écoulement du liquide, le mélange ainsi que l'aération dans les chambres suivantes s'opèrent de la même manière que dans la première chambre. Dans la dernière chambre de sédimentation, le liquide clarifié est déversé dans l'auge collectrice et, de celle-ci, à l'extérieur du réservoir. Le liquide avec les sédiments s'écoule dans le puisard de condensation situé dans le fond de la chambre de biostabilisation, OÙ les sédiments après séparation d'avec le liquide sont condensés par gravitation, pompés périodiquement dans les eaux résiduaires brutes et introduits dans la chambre de biosorption. Une partie des sédiments qui retombe sur le fond du réservoir de forme convenable, avec les filets du liquide s'écoulant d'en haut, est de nouveau introduite dans la chambre de biostabilisation. Les écrans mobiles annulaires rotatifs entraînent le liquide en mouvement périphérique, vertical et horizontal, de manière que les particules du liquide constamment aérées par les aérateurs ou les brosses d'aération se déplacent de la chambre de biosorption à travers les chambres de biostabilisation vers la chambre de sédimentation, dans laquelle les plaquettes qui s'y trouvent soulèvent le liquide qui, clarifié, s'écoule à l'extérieur par l'auge collectrice. Les ailettes mobiles sur les écrans mobiles impriment un mouvement tourbillonnaire à sens convenable au liquide et accélèrent son écoulement. Les écrans annulaires mobiles de différents diamètres sont liés par un bras commun à vitesse angulaire constante. Le maintien de la vitesse verticale constante de l'écoulement des filets du liquide est réglé dans toutes les chambres par l'angle d'inclinaison de la ligne hélicoidale des ailettes ou par leur surface ; l'angle d'inclinaison de la ligne hélicoidale des ailettes par rapport à l'axe de rotation de l'écran, ou la surface de ces ailettes1 possède dans chaque chambre une autre valeur, proportionnelle au rayon de l'écran mobile annulaire. Les nervures des écrans fixes confèrent un sens de tourbillonnement du liquide dans les sections des chambres. Les flotteurs des écrans mobiles, constituant les parois de ces écrans, provoquent l'aération du liquide avec le gaz et maintiennent les écrans mobiles à une profondeur d'immersion quelconque. Grâce à l'aération régulière et au mélange du contenu entier de liquide dans les chambres, les paramètres hydrauliques sont optimisés ; ils assurent ainsi les conditions convenables du processus d'épuration et maintiennent le mélange en état de suspension dans le liquide. Une telle cinétique du travail de la chambre permet la prise de la moyenne du contenu des chambres et le mélange des filets du liquide et du sédiment amené à la chambre avec le mélange de liquide et de sédiment qui se trouve dans la chambre ainsi qu'avec les particules d'oxygène introduites dans le liquide par les dispositifs d'aération. Ceci permet l'absorption des pollutions contenues dans les eaux résiduaires par la masse cellulaire des micro-organismes constituant la boue activée ; l'agent stimulant le développement des micro-organismes est constitué ici par la quantité d'oxygène introduit par les dispositifs d'aération. L'objet de l'invention est décrit en détail, à propos d'un exemple de réalisation représenté aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente la station d'épuration biologique des eaux résiduaires vue en section axiale, - la figure 2 représente la section d'un secteur du périmètre de la chambre de sédimentation, désigné à la figure 1 par les lettres 8-8 - la figure 3 représente la section droite de ce secteur, désigné sur la figure 2 par les lettres D-D ; - la figure 4 représente la section d'un secteur du périmètre des chambres de biosorption et de biostabilisation avec les écrans mobiles et les ailettes visibles, désigné sur la figure 1 par les lettres C-C - la figure 5 représente les écrans mobiles, un en vue d'ensemble et l'autre en section axiale ;; - la figure 6 représente la section d'un secteur du périmètre des écrans fixes et mobiles, désignés sur la figure 1 par les lettres #3 ; - les figures 7, 8, 9 et 10 représentent des vues dans le sens des flèches désignées respectivement sur la figure 6 par I, Il, III, IV et - la figure Il représente un détail de la section d'un flotteur associé à l'écran mobile. Ta station d'épuration se compose du réservoir 1 en forme de cylindre, divisé par deux écrans fixes annulaires 2 et 3 en chambre de biosorption et en chambre de biostabilisation 4 et 5 ainsi qu'en chambre de sédimentation 6. Dans l'axe du réservoir, est encastré le tube 7, par lequel les eaux résiduaires brutes sont amenées par la conduite 8, tandis que la boue activée recyclée est dosée par la conduite 9. Le tube 7 comporte dans la partie supérieure l'orifice de déversement 10. Dans le fond de la chambre de biostabilisation est situé le puisard Il pour la condensation du sédiment, recouvert du diaphragme 12. Ce puisard est relié à une conduite 13 servant à l'évacuation de l'excès de-boue activée. AU-dessus du fond, dans la partie inférieure des écrans 2, 3 se trouvent les orifices 14 et 25 pour l'écoulement du mélange des eaux résiduaires. Dans 1' écran fixe 2 de la chambre de biostabilisation est fixée la tuyère 15, reliée à cet écran par les membranes 24. Dans la chambre de sédimentation, à la hauteur de la nappe du liquide, est réunie à l'écran fixe l'auge collectrice annulaire 16, d'où le liquide clarifié s'écoule par la conduite 17. Au-dessus du réservoir est suspendue la construction rotative 18, à laquelle sont, à leur tour, suspendus les écrans mobiles annulaires 19 et 20, immergés dans le liquide dans la chambre de biosorption et de biostabilisation. Les surfaces extérieures et intérieures des écrans mobiles comportent les aubes 21, entratnant le liquide en mouvement vertical. Les aérateurs à turbine 22 et les brosses d'aération 23 se trouvent sur la surface du liquide. Dans la chambre de sédimentation sont situées les plaquettes 26, unissant 1' écran fixe 3 qui se trouve entre les chambres de biostabilisation et de sédimentation à l'enveloppe extérieure du réservoir 1. Ces plaquettes sont disposées selon un angle aigu ?7 par rapport à la tangente de l'écran fixe et selon un angle aigu 28 par rapport à l'axe du réservoir. Les écrans mobiles dans l'espace incomplet d'immersion comportent des ailettes 29 et 30, fixées verticalement et disposées selon un angle aigu 31 par rapport à la tangente au périmètre de l'écran mobile ; l'écart angulaire des ailettes de l'écran dans la chambre de biosorption est dirigé vers l'extérieur, tandis que l'écart angulaire des ailettes de l'écran dans la chambre de biostabilisation est dirigé dans le sens contraire. À l'intérieur et à l'extérieur des écrans mobiles à rayons 37 et 38 sont situées les aubes 21 à surfaces convenables 35 et 36, formant une ligne hélicoidale sous des angles respectifs 33 et 34 par rapport à l'axe de rotation des écrans. Les surfaces extérieures et intérieures des écrans comportent des nervures 39 et 40, 41 et 42, disposées selon un angle aigu 43 par rapport à l'axe vertical du réservoir. Les parois mobiles des écrans renferment les flotteurs à profondeur d'immersion variable, composés des récipients verticaux 44 avec la conduite supérieure 45 de gaz et des orifices 32 dans la partie inférieure de ces récipients. REVENDICÂTIONS 1. Station dtépuration biologique des eaux résiduaires, composée d'un réservoir en forme de cylindre, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de chambres de biosorption (4), de chambres de biostabilisation (5) et une chambre de sédimentaton (6) concentriques et accouplées, formées d'écrans verticaux fixes (2) et (3), les sections intérieures et extérieures des chambres de biosorption (4) et de biostabilisation (5) étant formées d'écrans annulaires concentriques mobiles (19) et (20), fixés à la charpente rotative (18), les surfaces extérieures et intérieures des écrans mobiles (19) et (20) comportant des aubes obliques, tandis qu'à la partie inférieure de l'écran fixe (3)se trouve la tuyère directrice annulaire (15), unie avec cet écran par des membranes verticales fixes (24), que dans la chambre de sédimentation (6), au niveau de la nappe du liquide, est située l'auge collectrice annulaire (16) et que dans les chambres de biosorption et de biostabilisation flottent les aérateurs à turbine (22) ainsi que les brosses d'aération (23), rattachés à la charpente rotative (18), le puisard (il) pour la condensation du sédiment étant encastré dans le fond d'une des chambres de biostabilisation (5) et le haut du puisard étant recouvert d'un diaphragme (12). 2. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arrivée des eaux résiduaires brutes (10) est située au centre de la chambre de biosorption (4), dans le tuyau (7). 3. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices de passage (14) et (25) se trouvent dans les parties inférieures des écrans fixes (2) et (3). 4. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans la chambre de sédimentation, les plaquettes (26) unissent les cloisons annulaires (3) à l'enveloppe extérieure du réservoir (1), les plaquettes étant disposées selon un angle aigu (27) par rapport à la cloison annulaire tangente (3) ainsi que selon un angle aigu (28) par rapport à l'axe du réservoir. 5. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes (29) et (30) au-dessus et sous les écrans annulaires mobiles (19) et (20) sont disposées selon un angle aigu (31) par rapport à la tangente au périmètre de l'écran mobile. 6. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les écrans annulaires mobiles (19) et (20) sont équipés d'aubes (21) disposées en ligne hélicoidale dont l'angle (33), formé entre l'axe de l'écran (19), est proportionnel au rayon (37) de l'anneau de l'écran mobile. 7. Station d'épuration selon la revendication 6, caractérisée en ce que la surface (35) de l'aube (21) est proportionnelle au rayon (37) de l'écran mobile (19). 8. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les écrans annulaires fixes (2) et (3) comportent sur les surfaces extérieure et intérieure des nervures (39, 40, 41)et(42), disposées selon un angle aigu (43) par rapport à 11 axe du réservoir. 9. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois mobiles des écrans (19) et (20) renferment des flotteurs à profondeur d'immersion variable, composés de récipients verticaux (44), reliés au tuyau supérieur (45) de gaz comprimé et comportant des orifices (32) dans la partie inférieure.