Brevet FR2585696A1 — publié le 19870206

La présente invention concerne un appareil pour le traitement d'eaux résiduaires, en particulier septiques, par des micro-organismes anaérobies fixés sur des supports. L'invention s'applique au traitement anaérobie d'effluents ayant des débits peu importants, par exemple aux effluents des industries agro-alimentaires à faibles débits saisonniers et plus particulièrement aux effluents domestiques ou de collectivités. Il est connu depuis longtemps en assainissement autonome de traiter les effluents dans des fosses septiques ou des fosses "toutes eaux" avec évacuation dans le sol où se poursuit l'épuration, les fosses septiques n'étant pas suffisamment performantes pour autoriser un rejet direct de la liqueur traitée dans les exutoires naturels, rivières, fossés, etc... et en particulier ne réduisant pas de façon correcte la fraction soluble de la pollution. Pour améliorer l'efficacité des fosses septiques ou des fosses toutes eaux, il a déjà été proposé de leur adjoindre un appareil de traitement complémentaire, fosse aérobie, lit bactérien, disques biologiques aérobies ou filtre immergé anaérobie. Cependant, ces différents appareils présentent comme principal inconvénient, particulièrement contraignant en assainissement autonome, de nécessiter des interventions humaines fréquentes : purge des excès de boues produites dans le cas des procédés comportant une zone aérobie ; nettoyage mécanique ou hydraulique du filtre bactérien dont le colmatage est inéluctable dans le cas des procédés mixtes ou anaérobies comportant un tel filtre. L'appareil suivant l'invention, relié à une ou plusieurs fosses septiques, ou toutes eaux, permet de pallier cet inconvénient en éliminant tout risque de colmatage et en minimisant la production de boues tout en atteignant des rendements d'épuration importants. Il est particulièrement adapté à l'assainissement semi-collectif où il peut être relié à un ensemble de fosses septiques individuelles. L'appareil suivant l'invention, pour le traitement d'eaux résiduaires par des micro-organismes anaérobies fixés sur des supports, qui consiste en une enceinte verticale fermée comportant un axe central tournant, munie à sa base de moyens pour l'entrée de l'eau résiduaire à traiter, à sa partie supérieure de moyens pour la sortie de l'eau traitée et l'évacuation du gaz de fermentation produit est caractérisé en ce que l'enceinte comporte une superposition de supports des micro-organismes anaérobies, les uns animés d'un mouvement de rotation, les autres fixes. Avantageusement ces supports sont disposés alternativement, un support animé d'un mouvement de rotation étant superposé à un support fixe. Conformément à l'invention, les supports, fixes ou animés d'un mouvement de rotation, présentent une surface à concavité dirigée, de préférence, vers la partie inférieure de l'appareil. Suivant une forme de réalisation de l'invention, les supports fixes ou animés d'un mouvement de rotation se présentent sous la forme de troncs de cône ou de pyramide, ouverts, de préférence vers la partie basse de l'appareil. Les valeurs optimales de l'angle à la base des troncs de cône ou de pyramide sont comprises avantageusement entre 100 et 450. Suivant l'invention, les supports animés d'un mouvement de rotation sont solidaires de l'axe central tournant,mis en rotation à l'aide d'un moteur disposé au-dessus de l'appareil. Egalement suivant l'invention et conformément à l'une de ses caractéristiques, les diamètres des supports sont choisis de façon à créer des chicanes pour la circulation de l'eau résiduaire à traiter. Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une de ses formes possible de réalisation. Il est bien précisé qu'il s'agit uniquement d'un exemple et que toutes autres dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention. Au cours de cette description on se réfère au dessin cijoint sur lequel la Fig. 1 est une vue verticale en coupe de l'appareil suivant l'in vention, les Fig. 2 et 2a sont respectivement une vue de dessus et une vue en coupe d'un support animé d'un mouvement de rotation, les Fig. 3 et 3a sont des vues respectivement de dessus et en coupe d'un support fixe. Comme on le voit sur la Fig. 1 l'appareil suivant l'invention est constitué par une enceinte verticale fermée de forme cylindrique. L'eau résiduaire à traiter est amenée à la base de l'appareil par la canalisation 1 et circule de bas en haut en passant sur des supports superposés pour les micro-organismes anaérobies. Conformément à l'invention, ces supports sont de deux sortes - des supports 2, animés d'un mouvement de rotation, - des supports 3, fixes. L'eau, une fois traitée, sort par la canalisation 4, les gaz de fermentation produits sont évacués par l'orifice de sortie 5. Conformément à l'invention les différents supports présentent une surface à concavité dirigée, dans l'exemple de réalisation, vers le bas de l'appareil. Dans cet exemple, les différents supports affectent la forme de troncs de cône, à ouverture dirigée vers le bas de l'appareil. Egalement conformément à l'invention, la superposition des supports est alternée, un support animé d'un mouvement de rotation 2 alternant avec un support fixe 3. Les supports 2 sont solidaires de l'axe central 6 mû en rotation par un moteur (non représenté) disposé au-dessus de l'appareil et tournant dans des paliers 7 avec joints d'étanchéité. Les supports fixes 3 sont maintenus, par leur bord, au moyens de tiges verticales 8 dont les extrémités inférieures sont reçues dans le socle 9 de l'appareil et les extrémités supérieures introduites dans des brides 10 solidaires du couvercle 11 de l'appareil. Ainsi qu'on le voit sur les Fig. 2, 2a, les supports 2, animés d'un mouvement de rotation comportent un orifice central 12 permettant le passage de l'axe central d'entrainement 6 dont ils sont rendus solidaires. Un orifice 13 assure l'évacuation des gaz de fermentation vers l'orifice général 5 de sortie des gaz de l'appareil, la forme concave de ces supports favorisant la remontée des gaz. L'angle à la base du tronc de cône constituant les supports est, dans l'exemple traité de 200. Le diamètre des supports 2 est inférieur au diamètre intérieur de l'enceinte, de manière à créer contre la paroi des chicanes obligeant l'eau à traiter à passer à travers tout le garnissage, les supports fixes étant fixés à la paroi. Comme le montrent les Fig. 3, 3a, les supports fixes 3 présentent des perçages 14 servant à leur fixation sur les tiges verticales 8 et un orifice central 15 suffisamment important pour permettre le passage de l'axe central 6, de l'eau à traiter et des gaz de fermentation. Ils comportent en outre, à leur périphérie, des échancrures 16 destinées à assurer le passage des boues excédentaires se décrochant des différents supports et décantant dans l'appareil. Le nombre et le diamètre de ces échancrures 16 sont fonction de la section de l'enceinte constituant l'appareil. Les risques de passage de l'eau à traiter à travers ces échancrures sont évités grâce aux conditions de fonctionnement de l'appareil, notamment par la vitesse de rotation appliquée aux supports 2. L'angle à la base du tronc de cône, forme sous laquelle se présentent les supports fixes est, dans l'exemple choisi, de 200. La configuration interne de l'appareil et en particulier les chicanes permet de réaliser l'écoulement de l'eau résiduaire à traiter avec une bonne répartition : on obtient ainsi un écoulement du type piston. La superposition des supports permet d'effectuer une décantation du type lamellaire des boues en excès, décantation encore favorisée par la forme concave donnée aux supports. En outre, l'épaisseur du biofilm formé est limitée par effet de cisaillement mécanique. La vitesse de rotation de l'axe central est choisie en fonction des caractéristiques de l'eau résiduaire à traiter : température, surcharges hydrauliques ou organiques, etc... et du diamètre des supports animés d'un mouvement de rotation ; elle est fixée de façon à obtenir une vitesse tangentielle optimale de l'eau à traiter. La distance entre les deux types de supports est déterminée en fonction de la tenue mécanique des supports et de l'épaisseur du biofilm anaérobie formé, ce qui permet d'obtenir une surface d'échange maximale tout en conservant un coefficient de vide important. Les avantages de l'invention ressortiront de l'exemple que l'on va maintenant décrire On a utilisé un appareil suivant l'invention pour traiter les effluents d'une maison individuelle déjà dotée d'une fosse toutes eaux classique dont les effluents contenaient 450 mg DCO/litre soit 45 glDC0/hab. jour. Cette fose jouant le rôle d'un décanteur-liquéfacteur des matières organiques, l'appareil suivant l'invention lui a été adjoint et a pu assurer une dépollution supplémentaire de 75 %. L'appareil, de lm,40 de hauteur, de 0,520 m de diamètre, contenait 72 supports fixes tronconiques de 0,515 m de diamètre et 72 supports animés d'un mouvement de rotation, également en forme de tronc de cône, de 0,475 m de diamètre, représentant une surface totale de 61 m2 pour une charge à appliquer de 3,7 g DCO/m2.J. La surface spécifique était de 205 m2/m3, le coefficient de vide de 0,79 ; le temps de séjour hydraulique de 11,5 h. Le tableau ci-après établit une comparaison entre la qualité de l'effluent obtenu en sortie d'une fosse toutes eaux et en sortie de l'appareil suivant l'invention disposé à la suite d'une telle fosse. QUALITE DE L'EFFLUENT EN SORTIE Fosse toutes eaux Fosse toutes eaux + Appareil suivant l'invention Température 18 à 400 C 160C 29 C Temps de séjour 0 4 jours 12 h 24 h 12 h 24 h DCO totale mg/l 430 200 165 166 110 I DCO soluble mg/l 285 160 132 133 81 DBO5 totale igil 180 60 43 - - DBO5 soluble mg/l - 46 38 - - COT total mg/l 50 37 32 24 COT soluble mg/l 70 41 32 27 19 MES mg/l 80 21 14 11 10 REVENDICATIONS 1. Appareil pour le traitement d'eaux résiduaires par des micro-organismes anaérobies fixés sur des supports, consistant en une enceinte verticale fermée comportant un axe central tournant, munie à sa base de moyens pour l'entrée de l'eau résiduaire à traiter, à sa partie supérieure de moyens pour la sortie de l'eau traitée et l'évacuation des gaz de fermentation produits, caractérisé en ce que l'enceinte comporte une superposition de supports des micro-organismes anaérobies, les uns (2) animés d'un mouvement de rotation, les autres (3) fixes. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par une superposition alternée des supports, un support animé d'un mouvement de rotation étant superposé à un support fixe. 3. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports, fixes ou animés d'un mouvement de rotation, présentent une surface à concavité dirigée, de préférence, vers la partie inférieure de l'appareil. 4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports fixes (3) se présentent sous la forme de tronc de cône ou de pyramide, ouverts de préférence vers la partie basse de l'appareil. 5. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les supports (2) animés d'un mouvement de rotation se présentent sous la forme de tronc de cône ou de pyramide, ouverts de préférence vers la partie basse de l'appareil. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les valeurs optimales de l'angle à la base des troncs de cône ou de pyramide constituant les supports sont comprises entre 10 et 450 et s'établissent avantageusement aux environs de 200 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports (2) animés d'un mouvement de rotation sont rendus solidaires de l'axe rotatif central (6) de l'appareil et comportent au moins un orifice (13) pour l'évacuation des gaz de fermentation vers le collecteur (5) de sortie de ces gaz. 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports fixes (3) comportent à leur périphérie des échancrures (16) assurant le passage des boues excédentaires se décrochant des supports et décantant dans l'appareil. 9. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différent supports sont de dimensions telles qu'elles permettent la circulation de l'eau à traiter par des chicanes alternativement latérales et centrales.