Brevet FR2553082A1 — publié le 19850412

La présente invention concerne un appareil de traitement des eaux par floculation et/ou précipitation cristalline, puis par décantation lamellaire avec séparation des boues formées par décantationépaississement et recirculation d'une partie de ces boues après leur épai S sissement. Cet appareil s'applique au traitement de toutes sortes d'eaux: eaux de surface chargées de matières en suspension et colloi'dales, eaux résiduaires et en particulier au traitement des eaux chargées en sels minéraux précipitables sous forme de boues cristallines par un 10 réactif tel que la chaux par exemple. Dans son brevet 76 08 442, la Demanderesse a déjà décrit un appareil de traitement des eaux par recirculation, précipitation et séparation des boues formées, comportant dans une même enceinte deux zones, l'une de réaction telle que coagulation, floculation, précipi15 tation cristalline, l'autre de décantation lamellaire, ces zones étant en communication sur toute la largeur de l'appareil et permettant une recirculation interne d'une partie des boues formées. De nombreux autres appareils ont déjà été décrits, par exemple dans le brevet français 76 37 544 qui comportent un floculateur 20 et un décanteur lamellaire avec recirculation des boues du décanteur vers le floculateur au moyen d'un hydroéjecteur. Cependant, très souvent, le facteur limitant les performances de ces appareils n'est pas la vitesse de décantation mais le volume de boues produit lors du traitement. Par ailleurs, leur bon fonctionnement est conditionné par le maintien dans la zone de réaction-floculation d'une concentration correcte en boues amenées par le flux de recirculation et l'obtention d'une telle concentration devient aléatoire au-delà d'un certain débit d'eau traitée correspondant à une vitesse de décantation inférieure à 30 celle théoriquement possible dans la zone de décantation lamellaire. En effet, à toute augmentation de-la vitesse de décantation, et donc du débit d'eau traitée dans un appareil de dimensions données, correspond un accroissement proportionnel de la production de boues et le volume disponible sous les modules lamellaires pour le stockage de ces boues ne pouvant varier, il s'ensuit une impossibilité, sans risque d'engorgement de l'appareil, de respecter pour elles un temps de séjour 5 suffisant sous les modules lamellaires, de façon à assurer leur épaississement pour en obtenir, d'une part la concentration correcte dans le flux de recirculation et, d'autre part, la concentration maximale possible dans celui extrait. L'approfondissement de l'appareil, de façon à aménager 10 sous les modules un volume suffisant pour le stockage et l'épaississement des boues, ne résoud pas le problème car les performances de l'appareil demeurent alors limitées par la valeur maximale possible du flux horizontal de recirculation, qui, pour maintenir la concentration requise en boues dans la chambre de floculation et de réaction, doit être proportionné au 15 débit d'eau à traiter et on constate qu'à partir d'une certaine valeur de ce flux de recirculation correspondant à un débit de traitement et donc à une vitesse de décantation bien inférieure à celle permise par la présence des modules lamellaires, il se crée sous ces modules des turbulences provoquant une détérioration inacceptable de la qualité de l'eau traitée. 20 L'appareil suivant l'invention pallie ces inconvénients en permettant un fonctionnement à un débit correspondant à la vitesse de décantation maximale permise par les modules lameilaires, grace à l'obtention de flocs ou précipités gros et denses, de vitesse de sédimentation élevée et à la suppression du transit horizontal du débit de recir25 -culation dans la zone située sous les modules lamellaires. L'appareil de traitement des eaux suivant l'invention, comportant dans une mime enceinte une pluralité de chambres dont une de réaction telle que coagulation, floculation et/ou précipitation cristalline et une autre de décantation lamellaire, avec recirculation des boues 30 formées, est caractérisé en ce que, entre la chambre de réaction et la chambre de décantation lamellaire est intercalée une chambre intermédiaire de décantation et d'épaississement des boues, cette chambre étant munie de moyens pour la recirculation vers la chambre de réaction, d'une -3 partie des boues avant leur épaississement maximal, conjointement ou non avec les boues extraites de la chambre de décantation lamellaire et de moyens pour l'extraction des boues en fin d'épaississement. Conformément à l'invention, la chambre de réaction comporte deux zones: une zone centrale constituée par deux enceintes coaxiales, parallélépipédiques ou cylindriques, l'enceinte interne dans laquelle l'eau à traiter est admise étant équipée d'une hélice à flux essentiellement axial et capable d'induire un débit de 2 à 10 fois celui de l'eau à traiter de manière à assurer une recirculation interne entre ces deux 10 enceintes et une zone périphérique/latérale de grossissement et de densitification du floc dont la concentration est maintenue aux environs de 0, 5 à 10 g/l, selon qu'il s'agit d'un traitement de floculation ou de précipitation cristalline, grace à l'introduction dans l'eau brute de boues en provenance de la chambre intermédiaire de décantation et d'épaissis15 sement des boues. Egalement suivant l'invention, la chambre intermédiaire de décantation et d'épaississement des boues présente deux zones, l'une supérieure de décantation, l'autre inférieure d'épaississement, cette dernière comportant un collecteur de boues avantageusement équipé d'un dispositif classique, tel que herse et râcleur, permettant d'accror'tre la concentration des boues épaissies. Cette chambre intermédiaire permet d'éliminer 85 à 90 % des particules en suspension dans l'eau sortant de la chambre de réaction En outre, elle permet d'obtenir des boues dont la concentration au 25 point le plus bas de la chambre peut atteindre 80 à 100 g/l dans le cas d'un traitement de floculation et 300 à 500 g/l dans le cas d'un traitement de précipitation cristalline. Conformément à l'invention, la chambre de décantation intermédiaire est munie de moyens destinés à la recirculation d'une partie des 30 -boues formées dans cette chambre vers la chambre de réaction de façon à y obtenir une concentration optimale des boues, lesdits moyens'consistant en au moins une tuyauterie disposée entre la moitié et le tiers supérieur de la hauteur de la zone d'épaississement et reliée soit à l'aspira- tion d'une pompe de recyclage, soit à celle d'un éjecteur, disposés sur la tuyauterie d'amenée d'eau brute à la chambre de réaction. On a décrit ci-après, uniquement à titre d'exemple non limitatif, une forme de -réalisation d'un appareil suivant l'invention, cette description étant faite en référenceaix dessirsannexés sur lesquels la figure 1 représente un tel appareil en perspective arrachée, les flèches sombres montrant le trajet des boues, les flèches claires celui de l'eau, et la figure 2 est une coupe suivant HI/II de la figure 1. L'appareil comporte une chambre de réaction 1 organisée de façon à présenter deux zones: une zone centrale Z et, régnant de part et d'autre de cette zone, une zone périphérique ou latérale 3 Dans l'exemple traité, la zone centrale 2 est constituée par deux enceintes coaxiales l'une parallélépipédique 4, l'autre cylindrique 5 L'eau à traiter, addi15 tionnée des réactifs nécessaires au traitement et à laquelle sont mélangées les boues recyclées, dans les conditions que l'on verra plus loin, est introduite par la canalisation 6 à la base de l'enceinte interne cylindrique 5. Un adjuvant, polymère par exemple, est amené dans cette enceinte par une tuyauterie 7 Dans l'enceinte cylindrique interne est disposée une hélice 8 20 à flux axial, entraihée par un groupe 9 Cette hélice est calculée de façon à induire dans l'enceinte 5 un débit très important de la liqueur, de l'ordre de 2 à 10 fois celui sous lequel elle est introduite dans cette enceinte. Il se crée ainsi une recirculation intense entre les deux enceintes, ce qui assure un contact intime entre l'eau, les réactifs et les boues introduites 25 à la base de l'enceinte interne De l'enceinte extérieure le mèrlange eauboues passe dans la zone périphérique 3 qui constitue une zone de floculation lente permettant la formation de gros flocons denses qui passent dans la chambre intermédiaire 10 par des orifices 11 formant déversoirs, prévus à la partie supérieure d'un cloisonnement 12 séparant la chambre de réac30 tion 1 de la chambre intermédiaire 10 Cette chambre intermédiaire 10 est munie d'un collecteur de boues 13 cylindro-conique équipé d'un râcleur 14 et d'une herse 15 entraînés par un groupe 16 et destinés à favoriser l'épaississement des boues décantées Une tuyauterie 17 prévue à la base 35 du collecteur 13 sert à l'évacuation des boues épaissies. Une tuyauterie 18 prévue à une hauteur intermédiaire dans -5 la chambre 10 est reliée à un dispositif de recirculation, tel que par exemple une pompe 19, interposée sur la canalisation 6 d'amenée de l'eau à traiter à la partie inférieure de l'enceinte cylindrique interne 5 de la chambre de réaction 1 L'eau décantée dans la chambre 10, dont la teneur en matières en suspension est, grâce aux dispositions adoptées suivant l'invention, réduite de 85 à 90 %, pénètre par l'orifice 20 dans la chambre de décantation lamellaire 21 o a lieu le finissage de la décantation et à la partie supérieure de laquelle l'eau est reprise par les goulottes 22. Cette chambre de décantation lamellaire peut avantageusement comporter à sa partie inférieure un dispositif de râclage 23 permettant de ramener les boues décantées dans une ou plusieurs fosses de concentration 24; à partir desquelles grâce-au jeu de tuyauteries 25 et 26, et des vannes 27 et 28 qui les équipent, elles peuvent être soit évacuées à l'égoit, soit recyclées conjointement avec les boues extraites de la chambre de décantation intermédiaire I 0. Des mesures comparatives ont été faites sur deux appareils ayant une surface de décantation lamellaire identique et traitant en parallèle une même eau (eau de surface), par addition d'une même dose de 20 réactif minéral coagulant et de polymère L'un de ces appareils (n 1) comportait une recirculation classique interne des boues, l'autre (no 2) était conforme à la présente invention. Les résultats suivants ont été obtenus Appareil n 1 Appareil n 2 Vitesse de décantation dans la zone lamellaire 17 m/h 35 m/h Teneur moyenne en matières en suspension de l'eau traitée 4 mg/l 3, 6 mg/l Concentration moyenne des boues extraites 19 g/1 6,0 p/- O t - /f REVENDICATIONS 1 Appareil de traitement des eaux comportant dans une même enceinte une pluralité de chambres dont une de réaction, telle que floculation et/ou précipitation cristalline et une autre de décantation lamellaire avec recirculation des boues formées, caractérisé en ce que, entre la chambre de réaction ( 1) et la chambre de décantation lamellaire ( 21) est intercalée une chambre intermédiaire ( 10) de décantation et d'épaississement des boues, cette chambre étant munie de moyens pour la recirculation, vers la chambre de réaction, d'une partie des boues avant leur épaississement maximal, conjointement ou non avec les boues extraites 10 de la chambre de décantation lamel Iaire et de moyens pour l'extraction des boues en fin d'épaississement. 2 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de réaction comporte deux zones: une zone centrale ( 2) constituée par deux enceintes coaxiales ( 4, 5) et une zone latérale ou périphérique ( 3)située de part et d'autre de la zone centrale et communiquant avec la chambre intermédiaire ( 10) de décantation et d'épaississement des boues. 3 Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte interne ( 5) de la zone centrale ( 2) est de forme cylindrique et 20 l'enceinte externe ( 4) de cette zone est de forme parallélépipédique. 4 Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte interne ( 5) de la chambre de réaction, à la partie inférieure de laquelle est introduite l'eau à traiter additionnée des réactifs nécessaires au traitement et dans laquelle sont 25 recyclées, au moins partiellement, les boues formées au cours du traitement, est munie d'au moins un moyen tel qu'hélice à flux axial ( 8) destiné, en induisant un débit plusieurs fois supérieur à celui de l'eau à traiter, à assurer une recirculation intense du mélange eau-boues entre les deux enceintes, son passage dans la zone périphérique, déterminant 30 un grossissement du floc et, de cette zone, dans la chambre intermédiaire ( 10) de décantation et d'épaississement des boues. -7 Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la'chambre intermédiaire ( 10) comporte deux zones, l'une supérieure de décantation, l'autre inférieure d'épaississement des boues décantées, cette dernière étant munie d'au moins un moyen ( 13) destiné à collecter les boues, équipé de dispositifs tels que herse ( 14) et râcleur ( 15) améliorant le degré d'épaississement des boues et de moyens pour le recyclage des boues dans l'eau à traiter. 6 Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens servant au recyclage des boues dans l'eau à traiter consistent 10 en au moins une tuyauterie ( 18) ouverte entre la moitié et le tiers supérieur de la hauteur de la chambre ( 10), reliée à l'aspiration d'un moyen tel que pompe ( 19) ou éjecteur prévu sur la canalisation ( 6) d'amenée de l'eau à traiter à la base de l'enceinte interne ( 5) de la zone centrale de la chambre de réaction ( 1). 7 Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre intermédiaire ( 10) présente au moins une fosse ( 24) de concentration des boues provenant de la chambre de décantation lamellaire ( 21), fosse de laquelle ces boues sont, par le moyen de canalisations ( 25, 26) munies de vannes ( 27, 28), soit rejetées 20 à l'égout, soit recyclées dans la chambre de réaction ( 1) avec l'eau à traiter conjointement avec les boues prélevées dans la chambre intermédiaire ( 10) par la canalisation ( 18).