Brevet FR2632967A1 — publié le 19891222

INSTALLATION DE TRAITEMENT BIOLOGIQUE D'-UN LIQUIDE ET TAMBOUR POUR LA FIXATION DE MICRO-ORGANISMES EQUIPANT UNE TELLE INSTALLATION L'invention concerne une installation de traitement biologique d'un liquide du type comprenant un tambour rotatif disposé dans une cuve et adapté pour assurer la fixation de micro-organismes spécifiques du traitement à réaliser. Elle s'étend à un tambour pour la fixation de micro- organismes adapté pour équiper cette installation. Les procédés de traitement biologique à l'aide de cultures fixées ont fait l'objet de nombreuses recherches qui ont conduit à la réalisation d'installations de conceptions très variées. Un premier procédé décrit dans le brevet français no 76.24370, a consisté à suspendre verticalement à l'intérieur d'une cuve une pluralité de fibres en une matière siliceuse dont la surface est-recouverte d'une couche de silice colloïdale qui permet de favoriser la croissance des micro-organismes. Selon ce procédé, deux facteurs concourent à garantir un bon niveau de traitement: d'une part, la présence d'une substance bactériophile à la surface des fibres et, d'autre part, la disposition des fibres, suspendues dans la cuve, qui permet.à ces dernières de flotter dans le courant de fluide et favorise donc un- décrochement de la biomasse en excès par gravité. Toutefois, ce procédé présente l'inconvénient majeur de nécessiter un traitement de surface des fibres qui augmente notablement le coût des installations réalisées. De plus, le fonctionnement de ces installations nécessite des moyens de pompage importants du fait de l'écoulement vertical du liquide. Pour pallier ces inconvénients, d'autres procédés tels que décrits dans les brevets français n 84.08976 et n 82.13438 utilisent une- structure de rétention se présentant sous la forme de plusieurs plans parallèles entre lesquels s'écoule le liquide et constitués. soit à partir de panneaux réalisés au moyen de fibres minérales soustendues par un grillage ou d'un voile en fibres synthétiques, soit d'une toile en fibre de verre ou en matière synthétique repliée en accordéon et dont les plUs sont maintenus à distance au moyen d'une ossature porteuse. Chacun de ces plans présente, en outre, une structure maillée perF.mttant d'augmenter l'inLerface de contact liquide-film de biomasse. Toutefois, dans la pratique, il s'avère que ce réseau maillé se trouve rapidement colmaté en raison même de sa structure croisée qui génère des pontages au niveau des points de contact des brins de ce réseau. Par conséquent, ce procédé aboutit à la réalisation d'une structure de rétention constituée de films plans de micro-organismes entre lesquels s'écoule le liquide, et présentant une surface d'échange plane réduite ne permettant pas un fonctionnement de l'installation dans des conditions optimales. Il est à noter, en outre, qu'il n'est pas envisageable, pour solutionner le problème, de réduire l'espacement entre panneaux, car cette solution entraînerait des risques de pontage entre panneaux voisins et aurait donc un effet néfaste quant aux conditions de fonctionnement. Un autre procédé, tel que décrit dans les brevets US 4.211.647, DE 2.625.230 et US 4.010. 102, utilise une structure de rétention composée de disques gravés en surface et montés parallèlement les uns par rapport aux autres, autour d'un arbre rotatif, le liquide s'écoulant axialement par rapport à cet arbre. Ce procédé présente l'avantage de fournir une surface d'échange relativement importante proportionnelle au nombre de disques utilisés et de permettre un renouvellement continuel de l'interface film de biomasse/liquide grâce à la mise en rotation de ces disques, solution qui ne pouvait être adoptée pour le procédé décrit précédemment. Toutefois, le principal inconvénient de ce procédé réside dans le prix de revient des installations, en raison du coût de fabrication, d'une part de l'arbre rotatif, et d'autre part des disques gravés en surface. La présente invention se propose de pallier les divers inconvénients des procédés existants et a pour objectif de fournir une installation de traitement de faible coût de revient, présentant un haut rendement d'épuration et solutionnant les problèmes de colmatage. A cet effet, l'invention conc-erne une installation de traitement biologique d'un liquide, du type comprenant une cuve dotée de moyens d'alimentation en liquide et de moyens. d'évacuation après traitement, au moins un tambour rotatif disposé dans ladite cuve et adapté pour assurer la fixation de micro-organismes spécifiques du traitement à réaliser et des moyens dfentrainement en rotation dudit tambour. Selon l'invention, cette installation se caractérise en ce que chaque tambour comprend un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires tendus, maintenus à proximité les uns des autres, sans contact entre eux, selon des directions approximativement parallèles, chaque élément linéaire étant adapté pour assurer la fixation des micro- organismes sur sa surface extérieure. Cette installation allie- de nombreux avantages qui garantissent sa fiabilité. D'une part, l'utilisation d'un réseau d'éléments linéaires tendus, maintenus à proximité les uns des autres, sans contact entre eux, permet d'obtenir une surface spécifique d'échange très importante sur laquelle la biomasse vient se fixer en formant un manchon autour de chacun desdits éléments. En outre, l'absence de points de contact entre éléments linéaires élimine les risques d'accumulation locale excessive de biomasse, de sorte que la structure reste évidée - tridimensionnellement. Le liquide peut ainsi s'écouler librement à l'intérieur du tambour dans des conditions de transfert optimales. D'autre part, le fait d'entraîner ce tambour en rotation permet un renouvellement-continuel de l'interface film de biomasse/liquide, et favorise l'uniformité du dépôt de biomasse sur les différents é'léments linéaires. Cette rotation permet. également de garantir des performances de traitement uniformes malgré les fluctuations de charges du liquide à traiter.. Plusieurs modes de réalisation peuvent être envisagés pour la fabrication de ce tambour. Ainsi, ce tambour peut être forme d'un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires tendus entre deux éléments d'about constitués de flasques. Le tambour peut alors comporter un arbre central reliant les deux flasques, et un réseau formé d'une multitude de cordes tendues entre lesdits flasques. Il peut également comporter un réseau de tiges, notamment en matière plastique, présentant un état de surface adapté pour assurer la fixation des micro-organismes, lesdites tiges étant portées vers chacune de leur extrémité par un fiasque et présentant une raideur adaptée pour conférer sa rigidité au tambour. Toutefois, la conception la plus intéressante du point de vue économique consiste à réaliser un tambour constitué d'une pluralité de cadres de même longueur disposés parallèlement les uns par rapport aux autres et portés vers chacune de leur extrémité par un élément d'about, le réseau étant formé d'une multitude de cordes enroulées autour de chacun desdits cadres. Un tel tambour présente en effet l'avantage d'être fabriqué à partir d'éléments modulaires de faible prix de revient, dont l'assemblage est très aisé, et ne nécessite pour sa mise en rotation aucun élément central de support, tel qu'un arbre rotatif. Chaque tambour comprend, en outre, préférentiellement des séries de cadres de largeurs différentes, disposés de façon à conférer audit tambour une section transversale décroissant par paliers du centre dudit tambour vers sa périphérie. Cette caractéristique permet en effet de conférer à ce tambour une forme pseudo-cylindrique facilitant sa mise en rotation. L'invention s'étend, en tant que moyen essentiel pour la réalisation de l'installation de traitement, à un tambour pour la fixation de microorganismes en vue d'un traitement biologique, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires tendus, maintenus à proximité les uns des autres, sans contact entre eux, selon des directions approximativement parallèles, chaque élément linéaire étant adapté pour permettre la fixation des micro-organismes sur sa surface externe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en présentent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation préférentiels et une variante de réalisation. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description: - la figure 1 est une vue en perspective, avec une partie de la paroi de la cuve arrachée, d'un premier mode de réalisation d'une installation de traitement conforme à l'invention, - la figure 2 en est une coupe longitudinale par un plan vertical AA, n l- la figure 3 en est une coupe transversale par un plan vertical BB, - la figure 4 est une vue en perspective, av.ec une partie de la paroi de la cuve arrachée, d'un deuxième mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention, - la fiqure 5 en est une coupe longitudinale. par un plan vertical CC, - la figure 6 en est une coupe transversale par un plan vertical DD,- - la figure 7 est une vue en perspective partielle d'un cadre de tambour de ces installations, - la figure 8 est une vue de dessus schématique d'une variante d'installation de traitement conforme à l'invention, - la figure 9 est une coupe schématique transversale par un plan vertical EE de cette variante. Les installations représentées aux figures 1 à 6 sont destinées au traitement biologique d'un liquide. Elles comprennent une cuve 1l supportée par un châssis 2 de forme parallélépipédique rectangle, en profilés métalliques, doté d'une embase d'appui au sol. Cette cuve 1 présente une section transversale comportant une partie supérieure de forme rectangulaire et une partie inférieure de forme trapézoidale inversée dont une des bases repose sur le sol. Cette cuve 1 est en outre dotée vers une de ses extrémités d'un conduit 3 d'amenée de liquide, et vers son extrémité opposée, d'une goulotte d'évacuation 4 adaptée pour canaliser le fluide traité vers un conduit d'évacuation 4a. Cette goulotte 4 communique avec l'intérieur de la cuve 1 par une lumière 6 ménagée en partie supérieure d'une paroi latérale de cette dernière. La cuve 1 comporte enfin un robinet de vidange 5 disposé en partie basse d'une paroi latérale de cette dernière. Cette cuve 1 renferme un tambour 7 rotatif composé d'une pluralité de cadres rectangulaires 8 disposés parallèlement les uns par rapport aux autres et portés vers chacune de leurs extrémités par un élément d'about 9 ou 15. Chacun de ces cadres 8 est fabriqué par moulage d'une matière composite à base de résine de polyester et de fibres de verre. Tels que représentés à la figure 7, les petits côtés de ces cadres 8 sont moulés de façon à présenter sur chaque face une série d'encoches transversales 10 destinées à loger une corde 11 enroulée longitudinalement autour du cadre 8. Chacune de ces cordes 11 présente un état de surface macrorugueux en vue de favoriser la fixation de la biomasse, et est réalisée en un matériau de la famille des polyoléfines. Cet état de surface macrorugueux est en outre obtenu en confectionnant chaque corde Il au moyen de brins élémentaires torsadés. Par ailleurs, les cadres 8 du tambour 7 ne sont pas tous d'un format identique. En l'exemple représenté aux figures, le tambour 7 est constitué de trois séries de cadres 8 de largeurs différentes disposés de façon à conférer à ce tambour 7 une forme pseudo-c>lindrique. Le maintien des cadres 8 les uns par rapport aux autres est assuré par des tirants 12 venant se loger dans des orifices 13 ménagés sur les côtés des cadres, et maintenus sur les deux cadres d'extrémité au moyen de boulons. En outre, des bossages 13a ménagés sur la périphérie des orifices 13 et formant des entretoises permettent de maintenir les cadres 8 à distance les uns des autres. Selon un premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3, le tambour 7 ainsi formé est porté par des flasques circulaires 9 au moyen de sabots 14 vissés sur ces flasques et disposés de façon à venir se loger dans les décrochements délimités par deux séries de cadres 8 de largeurs différentes. Selon un deuxième mode de réalisation représenté aux figures 4 à 6, le tambour 7 est porté par deux montants 15 disposes en diagonale chacun contre une face d'extrémité des cadres 8, et reliés.vers chacune de leurs extrémités par une traverse longit-udinale 16 logée dans un décrochement délimité par deux séries de cadres 8 de largeurs différentes, de façon à former avec les montants 15 une ceinture-support desdits cadres. La liaison entre le tambour 7 et la cuve 1 est quant è elle réalisée au moyen d'un arbre 17 porté par la 1n face d'un flasque 9 ou d'un montant 15 opposée au tambour 7, ledit arbre venant se loger dans un palier 18 fixé sur un profilé de renfort 19 externe à la cuve, au moyen de boulons 20. Ce tambour 7 est enfin entraîné en rotation au, moyen d'un moteur d'entraînement 21 porté en partie supérieure d'une paroi latérale de la cuve 1, à l'aplomb de l'arbre 17, et relié à une roue dentée 22 -portée par cet arbre 17, par l'intermédiaire d'une chaîne de transmission 23. En dernier lieu, et pour des traitements en aérobie, la cuve 1 est dotée de moyens d'aération composés de buses 24 de soufflage disposées dans le fond de cette cuve et alimentées en air au moyen d'un groupe de production d'air (non représenté) connu en soi. Ces installations d'un faible coût de revient offrent l'avantage de présenter une importante surface d'.échange en raison du nombre de cordes 11, sans risque de colmatage. Elles autorisent en outre une excellente répartition du liquide à traiter et de l'air de bullage entre les différentes cordes et garantissent donc un traitement homogène et un transfert optimal. - Selon les figures 8 et 9, cette installation peut comporter à l'intérieur de la cuve 1 ci-dessus décrite, deux éléments filtrants 25 disposés dans des compartiments latéraux 26 ménagés de part et d'autre du tambour rotatif 7 et communiquant avec le volume central de- la- cuve 1 par. l'intermédiaire de lumières 27 ménagées en partie basse de ces compartiments, à l'opposé du conduit d'amenée de liquide 3. Chacun de ces éléments filtrants 25 est constitué d'un tambour fixe composé de cadres similaires à ceux du tambour rotatif 7 décrit ci-avant, mais présentent tous une même largeur. Ces éléments filtrants ont pour but de permettre la rétention des micro-organismes en suspension en vue d'une séparation micro-organismes - liquide. REVENDICATIONS 1/ - Installation de traitement biologique d'un liquide, -du type comprenant une cuve (1) dotée de moyens d'alimentation (3) en liquide. et de moyens d'évacuation (4, 6) après traitement, au moins un. tambour (7) rotatif disposé dans ladite cuve et adapté pour assurer la fixation de micro- organismes spécifiques du traitement à réaliser et des moyens d'entraînement en rotation (21, 22, 23) dudit tambour, ladite installation étant caractérisée en ce que chaque tambour (7) -comprend un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires (11) tendus, maintenus à proximité les uns des autres, sans contact-entre eux, selon des directions approximativement parallèles, chaque élément linéaire (11) étant adapté pour assurer la fixation des micro-organismes sur sa surface extérieure. 2/ - Installation selon la revendication 1, caractérisée ence que chaque tambour (7) c-omprend un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires (11) tendus entre deux éléments d'about constitués de flasques. 3/ - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque tambour (7) comporte un arbre central reliant les deux flasques, -et un réseau formé d'une multitude de cordes tendues entre lesdits flasques. 4/ - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque tambour comporte un réseau de tiges, notamment en matière plastique, présentant un état de surface adapté pour assurer la fixation des microorganismes, lesdites tiges étant portées vers chacune de leur extrémité par un flasque et présentant une raideur adaptée pour conférer sa rigidité. au tambour. / - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque tambour (7) est constitué d'une pluralité de cadres (8) de mleme longueur disposés parallèlement les uns par rapport aux autres et portés vers chacune de leur extrémité par un élément d'about (9; 15), le réseau étant formé d'une multitude de cordes (11) enroulées autour de chacun desdits cadres. 6/ - Installation de traitement selon la revendication 5, caractérisée en ce que le tamb.our (7) comprend des séries de cadres (8) de larqeurs différentes, disposes de façon à conférer audit tambour une section transversale décroissant par paliers du centre dudit tambour vers sa périph6rie. 7/ - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les cadres (8) sont solidarisés entre eux et maintenus à distance au mo>en de tirants transversaux (12) traversant lesd ts cadres, et d'entretoises (13a) intercalées entre ces cadres. 8/ - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments d'about sont constituOs de elasques (9) sur lesquels les cadres sont maintenus au moyen rie sabots (14) fixés sur lesdits flasques et agencés de façon à se loger dans les décrochements délimités par deux séries de cadres (8) de largeurs différentes. 9/ - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments d'about sont constitues de deux montants (15) disposés en diagonale, chacun contre une face d'extrémité des cadres (8), et reliés entre eux, vers chacune de leur extrémité, par une traverse longitudinale (16) logée dans un décrochement délimité par deux séries de cadres (8) de larqeurs différentes de façon à former avec les montants (15) une ceinture-support desdits cadres. n10/ - Installation de traitement selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que chaque élément d'about (9; 15) comprend, côté externe au tambour (7), un arbre (17) logé dans un palier (18) porté par la cuve (1), les moyens d'entralnement en rotation du tambour (7) comportant un moteur d'entralnement en rotation (21), une roue dentée (22) portée par l'arbre (17) d'un des éléments d'about (9; 15) et une ehaine de transmission (23) reliant lesdits moteur et roue dentée. 11/ - Installation selon l'une des revendications précédentes pour un traitement biologique en aérobie comprenant des moyens d'aération (24) adaptés pour insuffler de l'air à l'intérieur de la cuve (1). 12/ - Installation de traitement selon l'une des revendications 3 ou 5, caractérisée en ce que chaque corde a& (11) présente un état de surface macrorunueux. ll 13/ Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que chaque'corde (11) est réalisée en un matériau de la famille des polyoléfines. 5.14/ - Installation de traitement selon l'une des revendication 12 o 13, caractérisée en ce que chaque corde (11) est constituée d'une pluralité de brins torsadés conférant à cette dernière son état de. surface macrorugueux. / - Installation de traitement- selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tambour (7) rotatif et au moins un tambour (?) fixe permettant la rétention des micro-organismes en suspension en vue d'une séparation micro-organismes - liquide. 16/ - Tambour pour la fixation de micro- organismes en vue d'un traitement biologique, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires (11) tendus, maintenus à proximité les uns des autres, sans contact entre eux, selon des directions approximativement parallèles, chaque élément linéaire (11) étant adapté pour permettre la fixation des micro-organismes sur sa surface extérieure. 17/ - Tambour selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau formé d'une multitude d'éléments linéaires (11)'tendus entre deux éléments d'about constitués de flasques. 18/ - Tambour selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre central reliant les deux flasques, et un réseau formé d'une multitude de cordes tendues entre lesdits flasques. - 19/ - Tambour selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de tiges, notamment en matière plastique, présentant un état de surface adapté pour assurer la fixation des micro-organismes, lesdites tiges étant portées vers chacune de leur extrémité par un flasque et présentant une raideur adaptée pour conférer sa rigidité au tambour. / Tambour selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pluralité de cadres (8) de même longueur disposés parallèlement les uns par rapport aux autres et portés vers chacune de leur extrémité var un élément d'about (9; 15), le réseau étant for é d'une multitude de cordes (11) enroulées autour de chacun desdits cadres. 21/ - Tambour selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend des séries de cadres (8) de largeurs différentes, disposés de façon à conférer audit tambour une section transversale décroissant par paliers du centre dudit tambour vers sa périphérie. 22/ - Tambour selon la revendication 21, caractérisé en ce que les cadres (8) sont solidarisés entre eux et maintenus à distance au moyen de tirants transversaux (12) traversant lesdits cadres et d'entretoises (- 13a) intercalées entre ces cadres. 23/ - Tambour selon la revendicatinon 22, caractérisé en ce que les éléments d'about sont constitués de flesques (9) sur lesquels les cadres sont maintenus au moyen de sabots (14) fixés sur lesdits flasques et agencés de façon à se loger dans les décrochements délimités par deux séries de cadres (8) de largeurs différentes. 24/ - Tambour selon la revendication 22, caractérisé en ce que les éléments d'about sont constitués de deux montants (15) disposés en diagonale, chacun contre une face d'extrémité des cadres (8), et reliés entre eux, vers chacune de leur extrémité, par une traverse longitudinale (16) logée dans un décrochement délimité par deux séries de cadres (8) de largeurs différentes de façon à former avec les montants (15) une ceinture-support desdits cadres. 25/ - Tambour selon l'une des revendications 18 ou 20, caractérisé en ce que chaque corde (11) présente un état de surface macrorugueux. 26/ - Tambour selon la revendication 25, caractérisé en ce que chaque corde est réalisée en un matériau de la famille des polyoléfines. 27/ - Tambour selon l'une des revendications ou 26, caractérisé en ce que chaque corde (Il) est constituée d'une pluralité de brins torsadés conférant à cette dernière son état de surface macrorugueux.