Brevet FR2550522A1 — publié le 19850215

L'invention a pour objet un procédé pour l'épuration des eaux usées. Son principe épuratoire est connu, c'est celui des boues activées à faible charge ou aération prolongée. La nouveauté réside dans le procédé de mise en oeuvre de ce principe. Le principe d'épuration par boues activées à faible charge consiste à reproduire et à favoriser un phénomène biologique naturel : il existe dans le milieu naturel des bactéries dites aérobies, ainsi nommées parce qu'elles ont besoin d'oxygène pour vivre, et qui ont pour propriété d'absorber et de digérer les matières organiques polluantes contenues dans les eaux usées. Le résultat de cette digestion est une matière appelée boue activée, non polluante et décantable. Elle se sépare donc de l'eau par simple décantation, et l'eau ainsi débarrassée de cette boue est suffisamment épurée pour être rejetée dans le milieu naturel. Ordinairement, ce principe épuratoire est mis en oeuvre dans deux cuves successives. Dans la première, dite bassin d'aération, on fournit aux bactéries de l'oxygène par un moyen quelconque (surpresseur d'air, aérateur de surface, etc...) et les bactéries aérobies se développent, absorbent les matières polluantes, et produisent les boues activées. Dans la deuxième, dite clarificateur, on laisse décanter les boues activées, et l'eau surnageante épurée s'évacue par surverse. Les boues activées décantées, sont renvoyées dans le bassin d'aération au moyen d'une pompe, de façon à maintenir une population bactérienne constante dans le bassin d'aération. Pour que cette pompe, dite pompe de recirculation, puisse collecter les boues activées décantées pour les renvoyer dans le bassin d'aération, deux types de clarificateurs sont ordinairement utilisés les clarificateurs à fond conique, pointe en bas, la pompe étant située à la pointe du cône. Une telle configuration n'est évidemment possible que pour les petites installations (inférieures à 2000 usagers environ). Au-delà, cela conduirait à des profondeurs économiquement impraticables. Les clarificateurs à fond plat, équipés d'un système de raclage lent qui racle les boues au fond et les apporte à proximité de la pompe. Une telle configuration nécessite d'une part un génie civil exécuté avec une grande précision, à causé des chemins de roulement des ponts ra cleurs et de la qualité des surfaces de râclage, et d'autre part un équi pement électromécanique lourd, cher, et d'une maintenance difficile. Cette solution est donc inadaptée aux régions du mondé où les conditions de travail imposent des conceptions simples, sans haute précision ni complexité d'appareillage. Aussi on a cherché depuis longtemps des procédés mettant en oeuvre le principe épurattoîre des boues activées d'une façon plus simple. On connait notamment le procédé dit à bassin unique. Dans ce procédé, les eaux usées sont envoyées dans un bassin aéré comme le bassin d'aération du procédé classique, mais non suivi d'un clarificateur. Après une période d'aération, on laisse décanter les boues activées dans le même bassin pendant une période d'environ une heure, puis on évacue la tranche d'eau supérieure, débarrassée des boues, et on recommence le cycle d'aération. Dans ce procédé, la constance de la population bactérienne est#maintenue spontanément, et il n'est pas besoin de recirculation. Mais ce procédé présente deux inconvénients. D'abord l'obligation de travailler à niveau variable, ce qui entraine des complications dans les équi- pements électromécaniques. Ensuite et surtout, les inconvénients liés à la nécessité d'une période de repos d'environ une heure. Pendant cette période, les eaux usées continuent d'arriver dans le bassin et ne sont pas aérées. Elles se mélangent avec les eaux traitées et sont rejetées avec elles lors de la période d'évacuation de la tranche d'eau supérieure, car les matières polluantes ne sont pas décantables. D'où une qualité médiocre de l'eau rejetée dans le milieu naturel. On peut pallier à cet inconvénient en installant à l'amont de la cuve de traitement un bassin tampon destiné à stocker les eaux usées pendant les phases de repos et d'évacuation. Mais cela augmente sensiblement la complexité et le prix de l'installation. On connait également un autre procédé, dit à bassins alternées. Dans ce procédé, l'installation est constituée de deux cuves identiques, équipées toutes les deux de dispositifs d'aération. Les-eaux usées sont envoyées dans la première cuve et aérées comme dans un bassin d'aération classique. Elles passent ensuite dans la deuxième, dont les dispositifs d'aération sont à l'arrêt, et qui joue alors le rôle de clarificateur. Puis on laisse reposer les boues (tous dispositifs d'aération à l'arrêt) dans les deux bassins pendant environ une heure, et on reprend le cycle d'aération en inversant l'ordre des bassins. C'est alors la cuve n0 2 qui sert de bassin d'aération, et la cuve n0 1, où les- boues existantes ont eu le temps de décanter au fond, qui joue le rôle de clarificateur. Dans ce procédé, la constance de la population bactérienne est maintenue spontanément, et les boues s'équilibrent entre les deux bassins. Ce procédé présente également l'avantage, par rapport au bassin unique, de permettre un travail à niveau constant. Mais il présente la même série d'inconvénients que celui-ci, liés à la nécessité d'une période de repos. Dans ce cas comme dans le précédent, les eaux usées continuent à être admises pendant la période de repos, et abaissent la qualité du rejet, à moins d'installer un bassin tampon amont, ce qui augmente notablement la complexité et le prix de l'installation. Le procédé de l'invention réalise l'épuration des eaux usées selon le principe des boues activées, mais sans aucun des inconvénients cités ci-dessus. Dans ce procédé, L'installation est constituée de 3 cuves identiques, équipées chacune de dispositifs d'aération, et que nous désignerons par cuves A, B, C pour la clarté de l'exposé qui stit. L'eau usée est d'abord envoyée dans la cuve A, qui fonctionne en bassin d'aération, où les bactéries aérées transforment la pollution en boues activées. L'eau chargée en boues activées passe dans la cuve B, qui sert de clarificateur (dispositifs d'aération à l'arrêt) et l'eau épurée est évacuée. Pendant toute cette phase, la cuve C est au repos. Dans la deuxième phase de traitement, l'eau usée est envoyée dans la cuve B, qui fonctionne alors en bassin d'aération, puis l'eau chargée en toues passe dans la cuve C, qui vient de passer par une période de repos, dcnc qui ccntient de l'eau épurée en surface, les bcues ayant eu le temps de décanter au fond pendant la période de repos. La cuwe C est donc apte à servir de clarificateur. Pendant cette deuxième phase, la cuve A est au repos. Dans la troisième phase, l'eau usée est envoyée dans la cuve C qui sert de bassin d'aération, et l'eau chargée en boues passe dans la cuve 4, qui vient de passer une période de repos et qui est dcnc apte immédiatement à servir de clarificateur. Pendant cette troisième phase, la cuve B est au repos. Onsecommence alors le cycle à la première phase et ainsi de suite. Ainsi chacune des cuves passe successivement par trois périodes une période d'aération, une période de repos où les boues décantent au fond, et une période où elle reçoit de l'eau chargée en boues et sert de clarificateur en évacuant l'eau surnageante par surverse. Chacune des 3 cuves effectue ce cycle de 3 phases, avec un décalage d'une phase entre les 3 cuves. Le schéma ci-joint représente le principe de fonctionnement du procédé de l'invention. Comme dans le procédé a 2 cuves alternées, le génie civil et l'équipement mécanique sont simples, la constance des boues est maintenue et les niveaux sont constants. Mais dans ce procédé, les inconvénients liés à la période de repos n'existent plus : les eaux usées peuvent être admises en permanence car il y a toujours une cuve fonctionnant en bassin d'aération pour les recevoir. Elles ne risquent plus de perturber la qualité du rejet puisqu'elles sont immédiatement traitées. Et après leur traitement par aération, les eaux chargées en boues passent toujours dans une cuve qui vient de subir une période de repos, donc qui est immédiatement apte à servir de clarificateur. Selon une disposition avantageuse, le passage de l'eau chargée en boues de la cuve servant de bassin d'aération vers la cuve servant de clarificateur pourra se faire par l'intermédiaire d'un poste de relèvement. Ce poste de relèvement unique pour les trois phases recevra les eaux chargées en bcues et les enverra vers la cuve appropriée au moyen d'un mécanisme distributeur à-3 positions. Selon une autre disposition avantageuse, ce dispositif distributeur pourra être couplé avec le dispositif distributeur nécessaire à l'amont pour distribuer l'eau usée brute successivement sur les trois cuves, les deux dispositifs étant actionnés par un seul moteur. Cela est possible puisque la cuve recevant l'eau usée brute et la cuve recevant l'eau chargée en boues sont associées d'une façon constante (A et B, B et C, C et A, A et B, etc...) Selon une troisième disposition avantageuse, les eaux sortant des cuves, et qui sont, suivant;; la cuve, des eaux chargées en boues ou des eaux épurées, seront aiguillées vers leur destination (poste de relèvement cité ci-dessus ou rejet) au moyen d'un dispositif unique se déplaçant à llaplomb des trois points de sortie des cuves et aiguillant les eaux issues de la cuve appropriée vers un bac ou un caniveau de rejet, les autres sorties s'écoulant spontanément dans un bac ou un caniveau relié au poste de relèvement. Ces trois dispositions ne ccnstituent que des exemples d'application du procédé de l'invention, et ne limitent en rien sa fflénéralité. Le procédé de l'invention s'applique également aux principes d'épuration dits des boues activées à moyenne charge et des boues activées à forte charge. La ccnfiguration de la station sera alors complétée par une cuve de digestion secondaire, unique ou composée de plusieurs unités. Le procédé de l'invention s'applique également aux principes d'épuration physico-chimiques, le terme bassin d'aération étant simplement remplacé par le terme bassin de réaction c réacteur, et le terme dispositif d'aération par le terme dispositifs de dosage et de brassage. Les inEtallations conformes au procédé de l'invention pourront être compiétées par tout dispositif complémentaire, de traitement préliminaire de liteau usée brute, de traitement de finition de l'eau épurée, et d'une façon générale par tout dispositif effectuant un complément de traitement quelconque, sans que cette adjonction limite la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration des eaux usées, selon le principe épuratoire des boues activées, et mis en oeuvre dans trois cuves identiques équipées de dispositifs d'aération, en trois phases successives 1ère phase - l'eau usée est envoyée dans la cuve A ou elle est trai tée par aération, l'eau chargée en boues résultant de ce traitement étant envoyée dans la cuve B servant de clarificateur, et la cuve C étant au repos. 2ème phase - l'eau usée est envoyée dans la cuve B cù elle est trai tée par aération, l'eau chargée en boues résultant de ce traitement étant envoyée dans la cuve C servant de clarificateur, et la cuve A étant au repos. 3père phase - l'eau usée est envoyée dans la cuve C où elle est trai tée par aération, l'eau chargée en boxes résultant de ce traitement étant envoyée dans la cuve A servent de clarificateur, et la cuve B étant au repos. - Retour à la 1ère phase, et ainsi de suite. 2. Installation selon le procédé de la revendication 1, composée de trois cuves identiques équipées de dispositifs d'aération, et comportant à l'amont un dispositif distributeur de l'eau usée entre les trois cu cuves. 3. Installation selon le procédé de la revendication 1, comportant un poste de relèvement recevant les eaux chargées en boues issues des cuves fonctionnant en bassin d'aération et les renvoyant dans les cuves servant de clarificateur grâce à un dispositif distributeur entre les trois cuves. Installation selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée par le couplage des dispositifs distributeurs d'eau usée brute et d'eau chargée en boues, ces deux distributeurs étant actionnés par un seul moteur. 5. Installation selon les revendications 1, 2, 3 et 4 comportant à la sortie des cuves un dispositif mobile recueillant liteau épurée issue de la cuve appropriée et l'envoyant au rejet, les eaux issues des autres cuves s'écoulant vers le poste de relèvement. 6. Installation selon le procédé de la revendication 1, utilisant le principe des boues activées à moyenne charge ou à forte charge, l'ins tallation étant alors complétée par un digesteur. i. Procédé et installation d'épuration selon le principe épuratoire phy sico-chimique, fonctionnant comme le procédé de la revendication 1, le terme aération étant remplacé par le terme réaction chimique, et le terme dispositif#d'aération étant remplacé par le terme disposi tifs de dosage et de brassage. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications ô et 7, compor tant un ou plusieurs des appareils faisant l'objet des revendications 2, 3, 4 et 5.