Brevet FR2500432A1 — publié le 19820827

La présente invention concerne une installation pour 1' épuration biologique des eaux résiduaires par activation aérobie avec séparation fluide des boues activées. L'installation selon l'invention convient pour l'épuration biologique des eaux résiduaires, en particulier pour les fortes et très fortes capacités de production, et également pour une intensification de la production des installations existantes d'épuration des eaux. Dans l'épuration biologique des eaux résiduaires, on exploite habituellement une activation biologique aérobie, une séparation des boues activées et un retour d'une partie des boues activées séparées à l'activation. Les installations fonctionnant selon ce principe utilisent un système séparé pour l'activation et la séparation ; la séparation est réalisée par sédimentation et les boues activées sont recyclées par pompes. Les inconvénients habituels de ces installations résident dans une grande surface et une grande capacité des récipients de sédimentation séparés avec les frais d'investissement qui en résultent, un équipement exigeant en machines et des dispositifs de distribution compliqués, d'où des frais d'investissement élevés et de fortes exigences en surface du sol. Pour les installations d'épuration d'eaux résiduaires petites et moyennes, ces installations sont remplacées par d' autres d'une conception plus récente, dans lesquelles la séparation des boues activées est réalisée par filtration fluide et le recyclage des boues activées à l'activation est réalisé par gravité. Ces installations récentes remédient à de nombreux inconvénients des installations de type classique dont il a été question ci-dessus. Comparativement à des installations classiques de mêmes dimensions ces installations de conception récente arrivent à un plus haut degré d'efficacité en ce que le recyclage autonome par gravité des boues activées simplifie considérablement le réseau de distribution, permet une plus forte concentration des boues activées et ainsi une plus grande capacité de production par unité de volume, et en outre l'espace placé audessus de la chambre d'activation peut être utilisé pour une séparation, de sorte qu'on peut ainsi diminuer considérablement à la fois la surface de sol nécessaire et le volume de l'installation. Toutefois, les installations connues de type récent ont un inconvénient : la grandeur de l'installation et de sa construction est limitée. Si, à présent, on exige une plus grande capacité de production, il faut utiliser côte à côte plusieurs installations autonomes de ce type. Lorsqu'on a tenté de parvenir à des économies en exploitant des parties communes pour une série d'unités autonomes, on s'est heurté à de grosses difficultés. Ces difficultés se manifestent en particulier dans le système d'aération, pour lequel l'utilisation d'un système d'aération commun sur plusieurs installations conduit à une instabilité hydrodynamique et également, par conséquent, à des troubles de fonctionnement.L'inconvénient d'une simple agrégation de plusieurs unités autonomes pour l'agrandissement d'une installation d'épuration pèse alors plus lourd que les avantages de ces installations, ce qui conduit à une situation dans laquelle, à présent, et malgré les avantages des conceptions récentes, les grosses installations d'épuration des eaux résiduaires sont construites comme les installations classiques décrites en introduction. La présente invention vise en premier lieu à la mise au point d'une installation pour épuration biologique des eaux résiduaires par activation aérobie et séparation fluide des boues activées qui convienne en particulier pour les capacités de production fortes et très fortes et le cas échéant également pour une intensification de la production d'installation d'épuration d'eaux résiduaires existantes, et qui ne présente pas les inconvénients des installations connues et dont il a été question plus haut. La caractéristique de l'installation selon l'invention réside en ce que, dans un récipient à niveau de liquide libre, qui contient une chambre d'activation aérobie commune avec système d'aération commun, on a prévu une série de parois de séparation qui dépassent le niveau de liquide libre et forment les chambres de séparation pour filtration fluide, avec dans chacune de ces chambres de séparation, dans leur partie supé- rieure, une évacuation des eaux épurées, cependant que leur partie inférieure forme un passage pour l'entrée du mélange d'activation. Une autre caractéristique réside en ce que, au-dessous de chaque paroi de séparation, on a placé une paroi de séparation inférieure qui forme, avec la partie inférieure de la paroi de séparation, un canal directeur lequel, dans sa partie supérieure, constitue une embouchure d'entrée formée par des orifices dans la chambre d'activation, lequel en outre, dans sa partie inférieure, se transforme en une virole cylindrique qui constitue une embouchure de sortie dans la chambre d'activation conduisant dans la partie inférieure de celle-ci, avec, au-dessus du passage de la paroi de séparation, un collecteur de bulles dont le bord supérieur, en vue verticale, dépasse en hauteur le passage. Selon une autre caractéristique, l'enveloppe de récipient dépasse les bords supérieurs des parois de séparation et forme, au-dessus du niveau de liquide libre, une chambre des mousses, les parois de séparation étant protégées par des écrans contre l'entrée des mousses au-dessus du niveau de liquide libre. Une installation d'un récipient sous forme de cylindre vertical est une exécution simple et facile. De même il est avantageux - en particulier pour une modernisation d'installations d'épuration existantes -, lorsque le récipient, en vue verticale, possède une forme rectangulaire et que les parois de séparation sont disposées dans le récipient en plusieurs rangées avec, le long de chaque rangée, des parois directrices inclinées dans la chambre d'activation, de prévoir un balayage du niveau de liquide montant par l'air et la formation d'un courant longitudinal dans la chambre d' activation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après en référence aux figures des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une installation selon l'invention en section axiale verticale et - la figure 2 la même installation vue par le dessus. En référence à ces figures, l'installation comporte un récipient cylindrique à axe vertical, constitué d'une envelop pe 1 et d'un fond 1', et dans lequel on a prévu quatre chambres de séparation 2, 2', 2", 2"'. Chacune de ces chambres de séparation est formée par une paroi de séparation 3 qui la limite en raison de sa forme écartée vers le haut, chacune de ces chambres de séparation étant en liaison dans sa partie inférieure ouverte avec la chambre d'activation commune 4, par le passage 5. Au-dessous de la paroi de séparation 3 on a disposé une paroi de séparation inférieure 6 en forme d'entonnoir qui porte des orifices 17 dans sa partie supérieure et se transforme dans sa partie inférieure en une virole cylindrique 7. Dans chacune des chambres de séparation 2, 2', 2", 2"', on trouve, avec le même axe, un collecteur 8 de bulles, se rétrécissant en forme d'entonnoir et qui est en liaison par l'intermédiaire de la virole cylindrique 9 avec l'espace situé au-dessus du niveau de liquide libre. Chacune des chambres de séparation contient à la hauteur de ce niveau une auge de récolte 10. Les évacuations ll des eaux épurées sortant des auges collectrices incilviduelles 10 conduisent dans le milieu du récipient puis, par l'évacuation commune 12, vers l'extérieur. L'arrivée 13 des eaux brutes débouche dans la chambre d'activation 4 du récipient. La chambre d'activation 4 possède un système d'aération pneumatique commun, consistant en une source d'air comprimé non représentée, un conduit de distribution 14 et des éléments d'aération 15 reliés à cette source. Les éléments d'aération 15 sont en disposition concentrique par rapport à l'axe de chacune des chambres d'aération 2, 2', 2", 2"'. Dans le fond 1' du récipient, on trouve un conduit de vidange 16. L'installation décrite opère de la manière suivante les eaux brutes arrivent par le conduit d'alimentation 13 dans la chambre d'activation 4. Ce11e-ci,# comme on l'a déjà indiqué, est commune pour toute l'installation et est également aérée au moyen du système d'aération commun décrit, apportant l'oxygène nécessaire à l'existence des micro-organisnrrs des boues activées. Mais en même temps qu'il apporte l'oxygène, l'air maintient le mélange d'activation en suspension. Le système d'aération commun permet d'utiliser une seule source d'air comprimé. Le mélange d'activation pénètre de lui-même dans chacune des chambres de séparation 2, 2', 2", 2"', par les orifices 17 de la paroi de séparation inférieure 6. Dans les chambres de séparation, les boues activées sont séparées des eaux épurées, évacuées à la partie supérieure des chambres de séparation par,l'intermédiaire de l'auge de récolte 10. Les boues épaissies séparées passent par gravité dans les passages 5 et reviennent par la virole cylindrique 7 dans la chambre d'activation 4. L'excès de boues activées est évacué périodiquement par le conduit de vidange 16 avec arrêt de 1' aération. L'installation selon l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qu'on vient de décrire purement à titre d'exemples. L'installation peut contenir un nombre quelconque de chambres de séparation. Pour un récipient de forme circulaire, leur nombre peut avantageusement être de 3, 7, 19 en particulier. Toutefois, l'installation n'est nullement limitée à une forme circulaire du récipient : des formes rectangulaires ou autres de récipients conviennent également. Ainsi par exemple,une disposition des chambres de séparation décrites dans des récipients d'activation rectangulaires existant dans des installations classiques d'épuration des eaux permettent une intensification du processus d'épuration sans difficultés. Une installation d'un récipient de forme rectangulaire présente des avantages lorsqu'on a prévu les parois de séparation 3 en quelques rangées, et que, pour parvenir au balayage nécessaire du courant de liquide montant par l'air et à la formation de l'écoulement longitudinal dans la chambre d'activation 5, on a disposé des parois directrices inclinées le long de chaque rangée de parois de séparation 3 dans la chambre d'activation 4. Un autre mode de réalisation présentant des avantages consiste en celui dans lequel l'enveloppe 1 du récipient dépasse nettement le bord supérieur des parois de séparation 3 et forme ainsi aurdessus du niveau libre une chambre des mousses, les parois de séparation 3 étant protégées au-dessus du niveau de liquide libre par des dispositifs appropriés empêchant une pénétration de la mousse. L'installation selon l'invention présente de nombreux avantages. Comparativement à une exploitation d'une série d'installations autonomes de conception récente avec capacité totale égale, l'installation selon l'invention apporte des économies importantes en ce que, au lieu d'une série de récipients on n'utilise qu'un seul récipient pour la construction duquel il faut beaucoup moins de matériaux et de main d'oeuvre, avec un système d'aération commun, ce qui permet d'utiliser une seule source d'air comprimé, avec un dispositif de distribution beaucoup plus simple que dans le cas d'une série de dispositifs ; de même, on peut renoncer facilement à une isolation thermique.Comparativement à une installation d'épuraration de type classique à même capacité de production, l'installation selon l'invention apporte une capacité de production beaucoup plus forte par unité de surface et de volume, ce qui correspond à une économie de surface du sol et de frais d'investissements. Un autre avantage de l'installation selon l'invention réside dans sa grande souplesse, car avec les mêmes éléments de matériaux de construction, on peut construire des installations de capacités différentes avec des récipients de formes variées. Cela permet entre autres également une intensification de la production d'installation d'épuration existantes de type classique par adjonction d'éléments de construction appropriés dans des récipients existants. L'utilisation d'éléments de matériaux de construction unifiés - des entonnoirs intérieurs - permet la fabrication de ces éléments en grande série et par conséquent la diminution considérable de leur prix de revient. REVENDICATIONS 1. Installation pour l'épuration biologique des eaux résiduaires par activation aérobie et séparation fluide des boues activées, caractérisée en ce que, dans un récipient à niveau de liquide libre, qui contient une chambre d'activation aérobie commune (4) avec système d'aération commun, on a prévu plusieurs parois de séparation (3) qui dépassent le niveau de liquide libre et forment des chambres de séparation (2, 2', 2", 2"' ) pour séparation fluide, avec, dans chacune de ces chambres de séparation (2, 2', 2", 2"'),dans leur partie supérieure, une évacuation (11) des eaux épurées, cependant que leur partie inférieure forme un passage (5) pour l'entrée du mélange d'activation. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que, au-dessus de chacune des parois de séparation (2, 2', 2", 2"'), on a prévu une paroi de séparation inférieure (6), qui forme avec la partie inférieure de la paroi de séparation un canal directeur lequel, dans sa partie supérieure, forme une embouchure d'entrée constituée par des orifices (17) dans la chambre d'activation (4) et se transforme dans la partie inférieure en une virole cylindrique (7) laquelle constitue une embouchure de sortie dans la chambre d'activation (4), conduisant dans la partie inférieure de celle-ci, avec,audessus du passage (5) un collecteur (8) de bulles dont le bord inférieur, en vue vertical, dépasse en hauteur le passage (5). 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe (1) du récipient dépasse en hauteur les bords supérieurs des parois de séparation (3) et forme audessus du niveau de liquide libre une chambre des mousses, les parois de séparation (3) portant, au-dessus du niveau de liquide libre, des écrans qui empêchent la pénétration de la mousse. 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le récipient possède la forme d'un cylindre vertical. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le récipient, en vue verticale, a la forme d'un rectangle et en ce que les parois de séparation sont disposées dans le récipient en plusieurs rangées avec, le long de chaque rangée dans la chambre d'activation (4), des parois directri ces inclinées pour un balayage du courant de liquide montant par l'air et Pour la formation d'un écoulement longitudinal dans la chambre d'activation (4).