Brevet FR2488870A1 — publié le 19820226

L'invention concerne essentiellement un procédé de traitement de fluide à épurer, de préférence in liquide tel que notamment un effluent urbain ou une eau résiduaire ainsi qu'une installation notamment pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que le traitement d'épuration des effluents urbains ou eaux résiduaires comprend en général un prétraitement pour l'enlèvement des objet divers tels que boites, suivi d'une décantation primaire suite à. laquelle on effectue une aération de l'effluent ce qui permet de faire travailler les micro -organismes qui dégradent les matières organiques. On obtient ainsi des boues, l'eauetazi#'~sa#imse ensuite à une décantation secondaire. Jusqu'à présent l'opération d'aération est réalisée soit par l'emploi d'un diffuseur d'air ou d'oxygène qui envoitl'air ou l'oxygène en fond de bassin, soit par aération de surface avec un dispositif comprenant des roues disposées au dessus de l'eau avec des chicanes venant plonger dans l'eau pour brasser l'eau avec de l'air. L'inconvénient de ces procédures connues pour permettre l'aération de l'effluent réside essentiellement dans le fait qu'elles nécessitent une dépense d'énergie relativement importante non récupérable. La présente invention a pour objet d'éviter cet inconvénient et a donc pour but de fournir un procédé et une installation de traitement de fluide à épurer, de préférence a liquide tel que notamment un effluent urbain ou une eau résiduaire, comprenant une étape d'apport d'un élément épurateur, de préférence# de l'oxygène ou de l'air audit fluide à épurer, selon lesquels on récupère une partie importante de l'énergie nécessaire à réaliser l'apport précité d'élément épurateur Cette solution consiste selon la présente invention en un procédé caractérisé en ce que, en vue d'économiser l'énergie nécessaire pour apporter ledit élément épurateur, on impartit audit fluide à épurer une énergie cinétique donnée et on utilise au moins une partie de cette énergie cinétique pour réaliser l'apport dudit élément épurateur. Selon une caractéristique préférentielle de ce procédé l'énergie cinétique-précitée du fluide à épurer étant impartie par tout moyen approprié. tel. qu'une pompe, on convertit au moins une partie de l'énergie cinétique, par tout dispositif de conversion approprié, en énergie d'actionnement dudit moyen. Suivant un mode de réalisation de ce procédé, s'agissant d'un traitement d'épuration comprenant un circuit de circulation du fluide, on prévoit une dérivation ou ouverture latérale sur ledit circuit, d'introduction de l'élément épurateur en aval du moyen impartissant l'énergie cinétique de sorte que l'élément épurateur soit introduit sous un effet d'aspiration da à la vitesse de circulation du fluide, cet effet étant analogue à celui d'une pompe à vide. La présente invention à également pour objet une installation du type comprenant un dispositif d'apport d'un élément épurateur, de préférence de l'oxygène ou de l'air, audit fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen impartissant audit fluide une énergie cinétique donnée, disposé sur un circuit de circulation du fluide en amont du dispositif d'apport d'élément épurateur, ledit dispositif d'apport d'élément épurateur étant constitué par une dérivation ou ouverture latérale dudit circuit. De préférence, cette installation comprend un dispositif de conversion d'une partie de l'énergie cinétique en énergie d'actionnement du moyen précité, disposé entre ledit moyen et le dispositif d'apport d'élément épurateur. Selon une caractéristique particulière, le moyen précité est constitué par une pompe, avantageusement à pression constante, et le dispositif de conversion précité est constitué par une turbine avantageusement de type Kaplan dont l'arbre est couplé à l'arbre d'etrainement de la pompe. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'installation comprend un moyen auxiliaire de démarrage et de maintien en rotation sensiblement constante de la pompe et/ou de la turbine, tel qu'un moteur dont l'arbre est de préférence commun avec l'arbre de la turbine. D'autre buts, caractéristiques, détails et avantages de la présente invention apparaitront à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin unique annexé représentant un mode de réalisation actuellement préféré d'une installation selon la présente invention permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention, donné simplement à titre d'exemple et qui ne saurait donc en aucune façon - en limiter la portée. En référence à la figure unique annexée, qui représente schématiquement en coupe partielle un mode de réalisation préférentiel d'une installation selon l'invention de traitement de fluidelàépurer, de préférence un liquide tel que notamment un effluent urbain ou eau résiduaire, cette installation comprend un dispositif 2 d'apport d'un élément épurateur 3 de préférence de l'oxygène ou de l'air au fluide 1. Cette installation est caractérisée selon la présente invention en ce qu'elle comprend un moyen 4 impartissant au fluide une énergie cinétique donnée, disposé sur un circuit 5 de circulation du fluide I en amont du dispositif 2 d'apport d'élément épurateur 3, ledit dispositif 2 d'apport d'élément épurateur 3 étant constitué par une dérivation 6 ou ouverture latérale du circuit 5. Selon une caractéristique particulière, cette installation comprend en outre un dispositif 7 de conversion d'une partie de l'énergie cinétique en énergie d'actionnement du moyen 4, disposé entre le moyen 4 et le dispositif 2 d'apport d'élément épurateur 3, comme on le voit bien sur la figure annexée. De préférence, le moyen 4 impartissant l'énergie cinétique au fluide 1 est constitué par une pompe avantageusement à pression constante et le dispositif de conversion 7 est constitué par une turbine dont arbre 8 est couplé par un moyen d'accouplement classique 9 tel qu'une courroie à l'arbre 10 d'entrainement de la pompe 4. Cette installation comprend selon une caractéristique avantageuse un moyen auxiliaire Il de démarrage et de maintient en rotation sensiblement constante de la pompe 4 et/ou de la turbine 7, tel qu'un moteur dont l'arbre 12 et de préférenc#e commun avec l'arbre 8 de la turbine 7. Enfin, s'agissant du traitement d'un liquide, comme représenté, par exemple un effluent urbain ou une eau résidiaire, le circuit 5 de circulation de fluide 1 comprend une conduite 13 reliant respectivement deux réservoirs 14 et 15 de décantation et d'aération dudit fluide, comme représenté. On doit noter que cette installation peut également comprendre une sonde 16 venant plonger dans le fluide 1 afin de déterminer la teneur en élément épurateur du fluide 1 constitué de préférence par de l'oxygène ou de l'air, ce qui permet de-vérifier que l'opération d'apport d'élément épurateur s'est correctement réalisée. Le fonctionnement de cette installation ci-dessus décrite est le suivant. A l'aide du moyen auxilaire 11 on démarre le moyen 4 impartissant au fluide 1 une énergie cinétique donnée qui est convertie en partie à l'aide du dispositif de conversion 7 en énergie d'actionnement du moyen 4 constitué dans l'exemple représenté par une pompe. De ce fait, dès que le moyen 4 a atteint la vitesse requise , le moyen auxiliaire Il sert simplement de moyen d'entrainement dEppoint pour maintenir le moyen 4 à une vitesse de rotation sensiblement constante. Etant donné que le moyen auxiliaire Il est de préférence commun avec le moyen de conversion 7, ceci s'applique: également au moyen de conversion 7. Le fluide 1 ayant encore une certaine énergie cinétique, sa vitesse de circulation induit un effet d'aspiration sur la dérivation 6 de sorte que l'élément épurateur 3 constitué de préférence par de l'air ou de l'oxygène est introduit sous cet effet d'aspiration d'une manière analogue à l'aspiration de l'air dans une pompe à vide. On peut donc constater que cette installation permet de réaliser le procédé précédema#en-tdécrit. Par ailleurs, on doit noter que de manière inattendue selon la présente invention on fournit de 4 à 6 kilogrammes d'oxygène par kilo-watt d'énergie électrique utilisée alors que dans les systèmes connus on ne peut fournir tout au plus que 2 à 3 kilogrammes par kilo-watt d'énergie électrique utilisée. il en résulte que la présente invention permet de doubler le rendement énergétique ce qui en d'autres termes revient à économiser 50% d'énergie, ce qui est remarquable. -Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, la vitesse et la pression de la pompe 4 et le fonctionnement du dispositif 2 d'apport de l'élément épurateur 3 peuvent autre réglés, de manière automatique ou non par tout moyen approprié, en fonction des indications de la sonde 16. En outre, une recirculation de l'eau depuis le second réservoir 15 vers ledit second réservoir 15 à travers la conduite 5 par la pompe 4 et la turbine 7, à l'aide d'une conduite de recyclage schématisée en 17, peut également autre réalisée si la teneur en élément épurateur 3 dans le réservoir 16 le nécessite. De même, il peut etre nécessaire d'avoir une multiplication entre l'ensemble turbine 7 - pompe 4 afin d'obtenir la vitesse de rotation requise de la pompe 4. L'invention comprend donc tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVEND i CAT IONS 1. Procédé de traitement de fluide à épurer, de préférence un liquide tel que notamment un effluent urbain ou une eau résiduaire, comprenant une étape d'apport d'un élément épurateur, de préférence de l'oxygène ou de l'air audit fluide à épurer, caractérisé en ce que, en vue d'économiser l'énergie nécessaire pour apporter ledit élément épurateur, on impartit audit fluide épuré une énergie cinétique donnée et on utilise au moins une partie de cette énergie cinétique pour réaliser l'apport dudit élément épurateur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'énergie cinétique précitée du fluide à épurer étant impartie par tout moyen approprié, tel: qu'une pompe, on convertit au moins une partie de l'énergie cinétique, par tout dispositif de conversion approprié, en énergie d'actionnement dudit moyen. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que, s'agissant d'un traitement d'épuration comprenant un circuit de circulation du fluide, on prévoit une dérivation ou ouverture latérale sur ledit circuit, d'introduction de l'élément épurateur en aval du moyen précité de sorte que l'élément épurateur soit introduit sous un effet d'aspiration dûàla vitesse de circulation du fluide. 4. Installation de traitement de fluide à épurer, de préférence d'un liquide, tel que notamment un effluent urbain ou eau résiduaire, comprenant un dispositif d'apport d'un élément épurateur, de préférence dd l'oxygène ou de l'air, audit fluide, caractérisée en ce que ladite installation comprend un moyen impartissant audit fluide . une énergie cinétique donné disposé sur un circuit de circulaton du fluide en amont du dispositif d'apport de l'élément épurateur, ledit dispositif d'apport d'élément épurateur étant constitué par une dérivation ou ouverture latérale dudit circuit. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de conversion d'une partie de l'énergie cinétique en énergie d'actionnement du moyen précité, disposé entre ledit moyen et le dispositif d'apport d'élément épurateur. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen précité est constitué par une pompe et en ce que le dispositif de conversion est consituté par une turbine dont l'arbre est couplé à l'arbre d'entrainement de la pompe. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce quelle comprend un moyen auxiliaire de démarrage et/ ou de maintien en rotation sensiblement constante de la pompe et/ou de la turbine tel qu'un moteur dont l'arbre est de préférence commun avec l'arbre de la turbine. 8. Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la pompe précitée est une pompe à pression constante et en ce que la turbine précitée est une turbine Kaplan ou similaire. 9. Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que, s'agissant d'un traitement de liquide, le circuit de circulation de fluide comprend une conduite reliant deux réservoirs de décantation et d'aération dudit fluide.