Brevet FR2536739A1 — publié le 19840601

L'invention est relative à un séparateur horizontal. Elle trouvera son application dans tout pre-traitement des eaux usées issues notamment des grandes plates-formes étanches, comme les autoroutes, les parkings et les centres commerciaux, des carrières, des chantiers, des conserveries, des sucreries, etc.... Le pre-traitement des eaux usées consiste en la séparation par décantation des particules en suspension dans les eaux usées, et par flottation des liquides de densités différentes de celles de l'eau Actuellement, pour réaliser la séparation des particules, on utilise des bacs de decantation de grande surface. En effet, selon la théorie de HAZEN, le débit d'eau traitée est proportionnel à la surface de decanstation selon la formule suivante Q = S x v dans laquelle Q est le débit d'eau pré-trai-tee,S la surface de décantation et v la vitesse de dépta- cement vertical d'une particule.Aussi, si l'on veut réaliser une installation de grande capacité, on aboutit à des surfaces de décantation qui sont considérables et qui ne sont pas généralement compatibles avec la place disponible. Le but principal de la présente invention est de proposer un séparateur horizontal dont le pouvoir de séparation est nettement supérieur à celui d'un bac de décantation occupant la même surface au sol. Pour cela, dans le séparateur horizontal selon l'invention, la surface de décantation disponible est nettement supérieure à la surface occupee par le séparateur horizontal sur le sol. Aussi, l'invention permet de réaliser des séparateurs horizontaux dont la surface est nettement di minuée, ce qui permet de réaliser des installations de pré-traitement sur des surfaces beaucoup plus petites. Un autre but de la présente invention est de proposer un séparateur horizontal qui permet à la fois la décantation des particules et la séparation par flottation des liquides de densités différentes de celles de l'eau, comme par exemple, les hydrocarbures. Un autre but de la présente invention est de proposer un s- parateur horizontal dont le pouvoir de coupure est élevé, permettant ainsi un très bon rendement de séparation des hydrocarbures et la e-- cantation de particules de très faibles tailles. Un autre but de la présente invention est de proposer un s-- parateur horizontal équipé à sa sortie d'une vanne d'obturation perS tant de bloquer tout déversement accidentel. Cette vanne d'obturatiz trouve son application lorsque les eaux usees pr-traitées contienr.--. une proportion d'hydrocarbure nettement supérieure à la proportion habituelle, due notamment à un dèversement accidentel-. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le séparateur horizontal destiné au pré-traitement des eaux usées, renfermant notamment des particules en suspension et des hydrocarbures, constitué par une cuve ayant un orifice d'admission des eaux usées, et un orifice d'évacuation des eaux pré-traitées, est caractérise par le fait que la cuve comporte - un premier compartiment de débourbage et de dégrillage relié à l'orifice d'admission ; - un deuxième compartiment renfermant une cellule lamellaire pour la décantation des micro-particules ; - et un troisième compartiment d'évacuation des eaux pretraitées relié à l'orifice d'évacuation. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère a la description ci-dessous, ainsi qu'au dessin en annexe qui en fait partie inté- grante. La figure unique schématise, à titre d'exemple, un mode préférentiel de réalisation d'un séparateur horizontal selon l'invention, en perspective, en #oupe partielle. Le séparateur horizontal, selon lrinvention,.est plus particulièrement destiné au pré-traitement des eaux usées renfermant des particules de taille très différente , pouvant aller de-quelques microns à plusieurs millimetres. Ces eaux usées peuvent également contenir des liquides non missibles avec l'eau et de densités différentes, notamment mais non exclusivement des hydrocarbures. Les eaux usées peuvent également être porteuses d'objets solides de grandes dimensions de toute nature. Le séparateur horizontal, selon l'invention, se présente sous la forme d'une cuve 1 généralement enterrée, présentant un orifice d'admission des eaux usées 2 et un orifice d'évacuation des eaux pré-traitées 3, ces deux orifices étant disposés de préférence dans la partie supe- rieure de la cuve et à chacune des extrémités de celle-ci. Le séparateur horizontal illustré à la figure unique représente une cuve de forme cylindrique allongée, mais l'invention pourra s'appliquer à toutes les fcr mes de cuve. Les eaux usées entrant dans la cuve par l'orifice d'admission 2 débouchent directement dans un premier compartiment de débourbage et de dégrillage. Dans ce compartiment, il se produit un débourbage statique des particules les plus denses qui décantent au fond du compartiment. En outre, pour ne pas créer des turbulences au sein des particules décantees, le compartiment présentera un répartiteur d'entrée des eaux usées 5 disposé immédiatement à proximité de l'orifice 2. Le dégrillage sera réalisé à l'aide de grilles 6 à travers lesquelles s'écoulent les eaux usées, qui retiennent les objets de grandes dimensions. Ces grilles 6 seront disposées de préférence à la sortie de ce compartiment. Les boues accumulées dans ce compartiment seront périodiquement extraites à l'aide de moyens connus depuis une trappe de visite 31 ,située dans la partie supérieure de la cuve, cette trappe31servant également pour retirer les objets de grande taille retenus par les grilles 6. Ensuite, les eaux usées sont dirigées vers un deuxième compartiment 7 comportant une cellule lamellaire 8 permettant de réaliser la décantation des micro-particul#s. Dans ce compartiment 7, se produit également la séparation par flottation des liquides de densités diffé- rentes, qui s'accumulent dans labpartie supérieure de la cuve. A la sortie.de ce compartiment, les eaux décantées et débarrassées des hydrocarbures sont dirigées vers un troisième compartiment d'évacuation 9 relié à l'orifice d'évacuation 3. Dans le séparateur horizontal, selon l'invention, la cuve 1 présente des moyens pour faire s'écouler les eaux usées dans le deuxième compartiment au niveau de la cellule lamellaire 8. En effet, la cellule lamellaire 8 n'occupe qu'une partie du volume du compartiment 7, et il est obligatoire que la totalité du flux des eaux usées parcourt cette cellule lamellaire afin de réaliser une décantation convenable. La cellule lamellaire 8 se présente sous la forme d'une plu ralité de lames 10, inclinées, superposées et disposées selon la direction d'écoulement des eaux dans le deuxième comparti-ment 7. D'un point de vue théorique, pour calculer la surface équivalente de séparation d'une cellule lamellaire, on prend en compte la somme des surfaces projetées horizontales de chacune des lames inclinées. On obtient ainsi une surface équivalente notablement supérieure à la surface en plan occupée par la cellule lamellaire. Par ailleurs, cette cellule lamellaire est disposée au niveau de l'écoulement des eaux usées et les particules pe#uvent se déposer sur les lames après une très courte course verticale, ce qui accélère le processus de séparation. Le niveau supérieur des eaux usées parcourant la cuve 1 sera situé au-dessus du plan 13 défini par les chants supérieurs 11 afin de stocker les hydrocarbures et autres flottants en dehors de la cellule lamellaire. De leur côté, les chants inférieurs 12 définiront un plan horizontal 14, de telle sorte que la totalité des eaux usées parcourt le volume compris entre les plans supérieurs et inférieurs 13 et 14. Les moyens,pour faire s'écouler les eaux usées dans le deuxième compartiment 7 au niveau de la cellule lamellaire 8 comprennent notamment deux parois 15 et 16, disposées respectivement à chaque extrémité 17 et 18 de la cellule lamellaire, suivant une direction sensiblement normale à la direction d'écoulement des eaux usées, correspondant, dans le mode de realisation illustré, à l'axe longitudinal de la cuve 1. Ces parois s'étendent depuis les chants inférieurs 12 des lames inclinées 10 jusqu'au fond de la cuve 1 '0n réalise ainsi une parfaite obturation de la partie inférieure de la cuve, ce qui oblige les eaux à passer au niveau de la cellule lamellaire. Les lames 10 inclinées et superposées seront avantageusement constituées par des plaques inclinées disposées parallèlement entre elles et suivant la direction d'écoulement du fluide à l'intérieur du compartiment 7. Ainsi, la cellule lamellai#re 8 se présente sous la forme d'une pluralité de plaques, proches les unes des autres, et regroupées suivant une sous-cellule 19 dont toutes les lames sont parallèles et inclinées dans le même sens. La cuve 1 représentée à la figure unique comporte deux sous-cellules 19 et 20 comme il vient d'être décrit mais il aurait pu être envisage un nombre quelconque de sous-cellules. Un pouvoir de séparation élevé a été obtenu en réalisant une cellule lamellaire dont l'inclinaison des plaques, par rapport à l'horizontale, est comprise entre 50 et 70 degrés. Danse volume 21 délimité par le fond de la cuve dans le compartiment 7 et par les deux parois 15 et l, s'accumulent, sous forme de boues, les micro-particules recueillies par la cellule lamellaire 8. Ces boues sont evacuees de la zone 21 à l'aide de moyens connus de soutirage, par exemple, le conduit de soutirage alvéolé 22 relié à une canalisation verticale 23 permettant l'évacuation des boues par la partie supérieure de la cuve 1. Entre la deuxième compartiment de décantation 7 et le compartiment d'évacuation 9, la cuve présente une cloison sipholde 24 autorisant uniquement le passage des eaux traitées et retenant les hydrocarbures accumules dans la partie supérieure du compartiment 7. Pour cela, le chant supérieur 25 est situé au-dessus de la surface libre du fluide et le chant inférieur 26 est situe sensiblement au niveau inférieur de la cellule lamellaire 8. De plus, la cloison 24 est disposée en retrait par rapport à l'extrémité 18 de la cellule lamellaire. 8. Ainsi, dans le compartiment 9 s'accumulent les eaux pré-traitées débarrassées des particules en suspension et des hydrocarbures. Dans le mode de réalisation illustré, le troisième compartiment 9 présente une vanne d'obturation 27 de l'orifice d'évacuation 3 de la cuve 1 ou. tout autre dispositif d'obturation automatique. Cette vanne d'évacuation dont la commande est accessible depuis l'extérieur de lacuve, permet de fermer l'orifice d'evacuation lorsque les eaux usées contiennent une proportion d'hydrocarbure supérieure aux capacités normales de retenue du séparateur horizontal. Les hydrocarbures qui s'accumulent dans le compartiment 7 seront retirés régulièrement à l'aide de moyens connus, par exemple, des moyens d'aspiration, actionnés depuis la partie supérieure de la cuve. Le répartiteur d'entrée 5 disposé à proximité de l'orifice d'admission 2 sera de type connu, et par exemple, il sera constitué par une pluralité d'étages 28 creant des chicanes dans la zone d'écou- lement verticale des eaux usées entrant par l'orifice d'admission 2. Chaque étage 28 est constitué, par exemple, par deux plaques 29 et 30, sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre et inclinées par rapport à la verticale de la cuve. Pour la réalisation de ce séparateur horizontal, on utilisera des matériaux appropries, et en particulier, les plaques inclinées de la cellule lamellaire seront réalisées en aluminium ou autre matériau inal térable et la cuve ainsi que les cloisons de séparation et le répartiteur d'entrée seront réalisés en acier. Dans un mode de réalisation, on a pu obtenir une séparation des hydrocarbures supérieure à 99 %, d'une densité de 0,85, et la décantati-on de particules de taille supérieure à 50 à 60 microns, d'une densité de 1,2. Le séparateur, selon l'invention, peut également comporter tout dispositif connu favorisant la décantation et/ou la flottation tel qu'un dispositif d'injection d'eau présurisée avec de l'air dissout. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est donne qu'à titre indicatif, et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-c#. REVENDICATIONS 1. Séparateur horizontal destiné au pré-traitement des eaux usées, renfermant notamment des particules en suspension et des hydrocarbures, constitué par une cuve (1) ayant un orifice d'admission (2) des eaux usées et un orifice d'évacuation (3) des eaux pré--traitées, carac térisé par le fait que la cuve (1) comporte :: - un premier compartiment (4) de débourbage et de dégrillage relié a l'orifice d'admission (2) ; - un deuxième compartiment (7) renfermant une ou plusieurs cellules lamellaires..(?) pour la décantation des micro-particules et la flottation des hydrocarbures et autres flottants ; - et un troisième compartiment (9) d'évacuation des eaux usées pré-traitées relié à l'orifice d'évacuation (3). 2. Séparateur horizontal selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cuve (1) présente des moyens pour-faire s'écouler les eaux usées dans le deuxième compartiment (7) au niveau de la cellule lamellaire (8)..... 3. Séparateur horizontal selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la ou les cellules lamelTaires (8) sont cons tituées par une pluralite de lames (10) inclinées, superposées et disposées selon la direction d'écoulement des eaux dans le deuxième compartiment (7). 4. Séparateur horizontal selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les dits moyens pour faire s'écouler les eaux usées dans la cellule lamellaire (8) sont constitués par deux parois (15) et (16), disposées à chaque extrémité (17) et (18) de la cellule lamellaire (8) selon une direction sensiblement normale a la direction d'écoulement3 qui s'étendent depuis les chants inférieurs (12) des lames (10) inclinées jusqu'au fond de la cuve (1). 5. Séparateur horizontal selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les lames inclinées (10) sont constituées par des pla ques disposées parallèlement entre elles dont l'inclinaison est comprise entre 50 et 70 degrés. 6. Séparateur horizontal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier compartiment (4) présente un répartiteur d'entrée (5) des eaux usées. 7. Séparateur horizontal selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisé par le fait que la cuve (1) présente une cloison siphoïde (24) entre les deuxième et troisième compartiments (7) et (9). 8. Séparateur horizontal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le troisième compartiment (9) présente une vanne d'obturation ou autres dispositifs d'obturation automatiques (27) de l'orifice d'évacuation (3) des eaux pré-traitées. 9. Séparateur horizontal selon la revendication 4, caractérise par le fait que la cuve (1) présente dans le deuxième compartiment (7) des moyens de soutirage des boues décantées dans la zone (21) délimitée par le fond de-la cuve (1) et les deux parois (15) et (16). 10. Séparateur horizontal selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'il comporte tout dispositif favorisant la decantation et/ou la flottation tel qu'un dispositif d'injection d'eau pressurisse avec de l'air dissout.