Brevet FR2605407A1 — publié le 19880422

La présente invention est relative au domaine de la surveillance et au contrôle des paramètres physico-chimiques qui caractérisent itétat d'effluents liquides transitant dans des bassins ou enceintes avant recyclage, récupération ou évacuation. Elle propose un procédé pour effectuer les contrôles nécessaires ou utiles et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Avant rejet dans le milieu naturel ou réutilisation, en cycle ouvert ou fermé, de nombreux effluents liquides industriels ou domestiques sont ou devraient être traités dans des stations d'épuration ou de régération pour les rendre inoffensifs pour le milieu dans lequel ils sont rejetés ou pour être réutilisés. Pour ce faire, ils transitent généralement dans des bassins ou enceintes successifs où leurs caractéristiques physiques et chimiques significatives doivent être contrôlées et les traitements appropriés mis en oeuvre ou surveillés par le truchement de ces caractéristiques dans leur déroulement imposé ou naturel afin de prévenir tout incident ou nuisance grave. Bien que non limitée à ces seuls domaines d'utilisation, l'invention intéresse essentiellement la surveillance du fonctionnement des stations d'épuration des eaux usées et devant être rejetées après usage industriel ou domestique, et la surveillance de la salubrité des eaux de piscines. Elle sera plus particulièrement exposée dans ce qui suit, en relation avec sa mise en oeuvre dans les stations d'épuration où sont assainies avant restitution au milieu naturel les eaux usées par les collectivités humaines. Ces stations d'épuration, généralement mises en place et gérées sous la responsabilité des autorités locales, ouvrages dc relativement petite ou moyenne importance, comprennent usuellement plusieurs bassins successifs où l'effluent est soumis à différents traitements, notamment brassage physique, aération et décantation. Pour la surveillance du fonctionnement, on se contente généralement de contrôles hebdomadaires comprenant une mesure de la concentration de matière solide en suspension dans le bassin d'aération ou d'activation, une mesure de la teneur en oxygène dissous dans ce même bassin, une mesure du pouvoir de décantation du bassin correspondant, une mesure de la teneur en matière solide en suspension avant l'évacuation, une ou deux mesures de température dans les différents bassins et une épreuve d'oxydabilité du liquide.Ces contrôles ne servent guère qu'à détecter des anomalies importantes dans la nature de l'effluent et dans l'efficacité du traitement à certains stades. Comme ils ne sont que très sporadiques, ils ne sauraient permettre une gestion fiable du fonctionnement de la station prenant en compte les besoins instantanés notamment dus à des à-coups de pollution et de débit des effluents bruts ni d'envisager des corrections automatiques dans le fonctionnement des divers organes en vue d'un rendement optimal. La présente invention vise à éliminer ces différents inconvénients en proposant un procédé pour le contrôle quasi-permanent et automatique des divers paramètres significatifs du fonctionnement instantané de la station d'épuration en vue d'une gestion optimale. Elle propose en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les caractéristiques techniques et certains avantages de l'invention par rapport à l'état connu de la technique apparaitront à la lumière de la description qui suit et pour l'intelligence de laquelle on se référera au dessin dont la figure unique représente très schématiquement une station d'épuration d'eaux usées à laquelle est appliquée l'invention. La station représentée de façon extrêmement simplifiée au dessin comporte des bassins conventionnels successifs reliés entre eux de manière connue, par exemple, de l'amont où arrivent en 1 les effluents bruts vers l'aval où les eaux traitées sont rejetées en 2 vers le milieu naturel, un bassin 3 de prétraitement , dégraissage par exemple, un bassin 4 d'activation par aération, un bassin 5 de décantation dit secondaire équipé d'un dispositif de recirculation 6 vers le bassin d'activation 4, et un canal débitmétrique 7 collecteur avant rejet. Aux endroits pertinents pour le contrôle des paramètres significatifs sont branchées des conduites de prélèvement d'échantillons telles que celles référencées respectivement 31, 41, 42, 51, 52, 53, 61 et 71. Ces conduites sont dirigées en faisceau vers l'entrée d'une vanne multivoie automatique 8 pouvant mettre de façon séquentielle chacune des conduites précédentes en communication avec une conduite de sortie unique 9 de la vanne multivoie 8. La conduite de sortie 9 avantageusement équipée d'une électrovanne 10 achemine par l'intermédiaire d'une pompe 11 les échantillons liquides prélevés successivement vers une batterie 12 en série de sondes ou transducteurs 121, 122,.. demeure des paramètres à contrôler. La pompe 11 aura avantageusement un fonctionnement séquentiel lié à celui de la vanne multivoie 8.Ainsi, par exemple, la vanne multivoie 8 peut opérer une rotation complète en 15 mn pour prélever successivement les échantillons des conduites 31, 41, 42, 51, 52, 53, 61 et 71 et la pompe 11 être activée 1 mn sur deux,-ll fonctionnement des électrovannes 10 et 15 étant bien entendu synchronisé en conséquence. Les échantillons liquides sont ensuite évacués en 13. En vue d'éviter que les restes d'un échantillon présents dans la conduite d'acheminement entre l'électrovanne 10 et la batterie de mesure 12,ne perturbent par leur présence le contrôle de l'échantillon suivant,qui ne serait donc plus significatif, sur la conduite d'acheminement entre l'électrovanne 9 et la pompe ll est branchée une conduite 14 de raccordement au réseau de distribution d'eau de ville, cette conduite 14 étant équipée d'une électrovanne 15. Ainsi, après chaque contrôle d'échantillon, la conduite d'acheminement vers la batterie de mesure 12 sera parfaitement rincée et il n'y aura aucun risque de colmatage. Les signaux électriques analogiques fournis par les sondes 121, 122, etc... et représentant les divers paramètres, tels que température, PH, résistivité, potentiel d'oxydo-réduction, pression, turbidité, teneur en oxygène, chlore, ammoniaque, etc... sont envoyés avantageusement sous forme numérique vers une centrale électronique de synthèse et de pilotage 16. De préférence, tous les organes du dispositif qui vient d'être décrit, depuis la vanne multivoie 8 jusqu'à la sortie électrique vers la centrale 16 seront réunis à l'abri dans un ensemble compact, figuré en pointillé avec la référence 17, ce qui en facilitera la maintenance et la maîtrise du fonctionnement. La constitution propre de la centrale de synthèse et de pilotage ne fait pas à proprement parler partie de l'invention et appartient au domaine de l'électronicien à qui elle ne pose pas de problème particulier. Aussi, ne sera-t-elle pas décrite ici. Selon les besoins réels, y compris momentanés de la station, et la recherche d'une optimalisation des coûts d'exploitation, elle pourra assumer diverses fonctions. Ainsi, elle pourra afficher les paramètres dans leur valeur instantanée, opérer leur enregistrement permettant l'observation des évolutions lentes, commander également un affichage automatique sous forme de journal lumineux, dans le cas par exemple des piscines, et déclencher une alarme sonore, éventuellement téléphonique quand des seuils critiques sont ou risquent d'être atteints. De même, elle pourra intégrer des fonctions de consignes générales en réponse aux valeurs mesurées et à des ordres qui peuvent lui être transmis directement ou par télétransmission filaire ou hertzienne. En outre, elle pourra commander non seulement le fonctionnement du dispositif de prélèvement et d'analyse séquentiels des échantillons mais aussi par asservissement les interventions automatisées aux points de la station d'épuration où elles doivent être mises en oeuvre. Bien d'autres fonctions accessoires pourront évidemment être prévues, telles que la détection de la violation du local technique par effraction ou présence non autorisée, le choix selon les circonstances de la source d'énergie électrique à utiliser : réseau ou générateur autonome, ou encore une mise hors circuit des installations en cas de surtension due à la foudre ou autre incident dans l'alimentation électrique. De la description qui précède, il est clair que le dispositif peut être soit extrêmement simple, soit beaucoup plus complexe en fonction de la dimension, du nombre des ouvrages à contrôler, de la nature et des variations du débit des affluents, et peut être mis en oeuvre pour d'autres applications que le contrôle du traitement d'eaux usées. Avec le procédé et le dispositif pour sa mise en oeuvre selon l'invention, d'autres avantages méritent d'être soulignés. Il n'y a plus de nécessité de sondes immergées en permanence et souvent en des points multiples dans chaque bassin pour surveiller un paramètre. Ces sondes immergées sont sujettes à l'encrassement et au vieillissement, d'où une dérive importante, un entretien difficile et délicat, et des résultats de mesure peu fiables qui imposent souvent de travailler par moyennes. On utilise une seule sonde par paramètre, facilement remplaçable car abritée dans la batterie de mesure dans un endroit protégé. Une défectuosité peut être immédiatement mise en évidence, d'où une grande fiabilité et un coût de maintenance moindre. Par ailleurs, si on prend l'exemple de la teneur en oxygène, sa régulation et son maintien autour de la valeur de consigne sont source d'une économie notable d'énergie et d'un meilleur rendement épuratoire biologique.La maîtrise du régime hydraulique de la station, notamment par des détecteurs de niveau, qui peuvent être des manomètres montés sur chaque conduite de prélèvement en amont de la vanne multivoie et reliés à la centrale de pilotage, permet par le commande de by-pass d'éviter les pertes de boues provoquées par des augmentations intempestives de débit telles que celles provoquées par les orages. Il est en outre à noter qu'un colmatage des conduites de prélèvement peut toujours être facilement détecté automatiquement et immédiatement supprimé par l'envoi à contre-pression d'eau de ville jusqu'au point de prélèvement dans le bassin concerné. De plus, une panne même totale de l'installation ne changerait rien à son réglage global et l'installation pourrait toujours fonctionner, en attente de réparation du dispositif, selon les méthodes classiques de l'état de la technique actuellement utilisées. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le contrôle des paramètres physico-chimiques d'effluents liquides transitant dans des bassins (3, 4, 5, 7), caractérisé par le fait qu'il comporte les phases suivantes - les endroits pertinents des différents bassins (3, 4, 5, 7) sont mis en permanence en communication (31, 41, 42, 51 à 53, 61, 71), chacun séparé- ment et à tour de rôle avec une entrée d'admission fixe commune (8), - les échantillons ainsi prélevés séparément et en séquence sont envoyés (9, 10, 11) vers une station unique fixe de mesure (12), - les échantillons sont analysés par un dispositif de mesure commun et unique pour chaque paramètre pertinent (121, 122, etc...), - les échantillons sont évacués (13), - les valeurs mesurées des paramètres sont transmises sous forme de signaux électriques à une centrale de contrôle et de pilotage (16) du déroulement des diverses phases. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à la suite de chaque analyse d'échantillon par la station de mesure et avant l'admission de l'échantillon suivant , il est procédé à un rinçage à l'eau de ville sous pression. 3.- Dispositif pour le contrôle des.paramètres physico-chimiques d'effluents liquides transitant dans des bassins (3, 4, 5, 7), caractérisé par le fait qu'il comprend des conduites (31, 41, 42, 51, 52, 53, 61, 71) partant des endroits de prélèvement d'échantillons pertinents de chaque bassin (3, 4, 5, 7) et formant un faisceau convergeant vers une vanne unique (8) à entrée multivoie, une conduite unique (9) en sortie de la vanne multivoie (8) équipée d'une électrovanne (10) et d'une pompe (11) pour l'acheminement des échantillons vers une batterie de mesure (12) unique,et une évacuation (13) en sortie de la batterie (12). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la batterie de mesure (12) comprend des transducteurs (121, 122, ...) de mesure des paramètres montés en série entre la conduite d'acheminement (9) et l'évacuation (13). 5.- Dispositif selon les revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que la batterie de mesure (12) comprend un transducteur unique (121, 122,...) pour chacun des paramètres à contrôler quelle que soit l'origine de l'échantillon acheminé. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que sur la conduite d'acheminement (9), est branchée une conduite (14) de raccordement au réseau d'eau de ville, équipée d'une électrovanne (15). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une centrale électronique de contrôle et de pilotage (16) de l'installation à laquelle sont transmis les résultats en provenance de la batterie de mesure (12) en vue de leur exploitation. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait qu'hormis les conduites de prélèvement (31, 41, 42, (51,52, 53, 61, 71), il constitue un ensemble compact abrité.