Brevet FR2624033A1 — publié le 19890609

"Dispositif de séparation de phases notamment pour traitement des eaux usées La présente invention concerne un dispositif de séparation de phases pour un milieu fluide. Plus particulièrement le dispositif selon l'invention permet d'effectuer un traitement des eaux usées. L'élimination, par voie biologique, de la pollution des eaux usées est réalisée de manière connue, selon deux étapes principales à savoir - dans une première étape, la pollution sous forme soluble ou non, est adsorbée ou minéralisée pour former une boue, constituée d'une part de matières en suspension et d'autre part d'un liquide-intersticiel débarrassé de la pollution. - dans une seconde étape, on effectue une sédimentation ou une flottation dans le but d'éliminer les matières en suspension de la fraction liquide en utilisant la seule force de gravité pour la sédimentation ou la poussée d'Archimède pour la flottation. Les matières en suspension ainsi concentrées sont en partie extraites du dispositif de traitement, et en partie recyclées. Il est connu de réaliser ces deux étapes du traitement des eaux usées soit dans des ouvrages indépendants, soit dans deux ouvrages associés. Il est également déjà connu de réaliser ces deux étapes de traitement dans un même ouvrage, dans lequel les deux étapes du traitement sont dissociées dans le temps. Cependant aucun de ces dispositifs de traitement des eaux n'est entièrement satisfaisant. En effet les ouvrages recevant les effluents à traiter présentent très fréquemment des défauts d'horizontalité dus à des tassements différentiels des terrains sur lesquels ils sont implantés, et ceci que ce soit des ouvrages uniques ou des ouvrages associés. De ce fait l'écoulement de l'effluent dans de tels ouvrages est perturbé et les dispositifs de décantation fonctionnent mal, étant donné qu'ils recoivent l'effluent à traiter sous faible débit et bien souvent toujours d'un même côté alors que l'effluent devrait leur parvenir uniformément sur toutes leurs surfaces de réception des eaux usées. En outre les ouvrages travaillant en cycle alterné d'aération-décantation manquent de fiabilité. La présente invention a pour but de pallier l'ensemble de ces inconvénients et de créer un dispositif de séparation de phases insensible à l'horizontalité du bassin ou de la cuve le contenant. En outre on cherche à créer un dispositif facile à réaliser et économique et pouvant être utilisé pour l'épuration des eaux usées de petites ou de grande collectivités. La présente invention a donc pour but de créer un ouvrage de traitement pour un fluide, permettant d'une part de séparer les matières en suspension d'un liquide intersticiel et d'autre part de traiter plus ou moins complètement un effluent par la mise en contact de celui-ci avec des bactéries fixées sur les parois externe et/ou interne de la zone de décantation. A cet effet la présente invention concerne un dispositif de séparation de phases d'un milieu fluide, caractérisé en ce qu'il comporte une structure inférieure et une structure supérieure présentant chacune une petite et une grande base, lesdites grandes bases étant placées en regard l'une de l'autre1 et en ce que la grande base de la structure supérieure est de section inférieure à la grande base de la structure inférieure de sorte à ménager entre les dites grandes bases un passage périphérique pourun effluent dans lequel ledit dispositif est immergé. Grâce à ces dispositions on a créé un dispositif insensible à l'horizontalité du bassin ou de la cuve le contenant et présentant du fait de la présence de cultures fixées un rendement épuratoire convenable. D'autres objets caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référenceaux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe du dispositif selon la figure 1, muni d'une pompe d'aspiration des boues et placé dans une cuve la figure 3 est une vue en perspective montrant une variante du dispositif selon la figure 1. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, le dispositif 10 selon l'invention comporte des structures supérieure 11 et inférieure 12 en forme de tronc de cône. Chaque tronc de cône 11, 12 présente une petite base 13, 16 et une grande base 14, 15 ouvertes. La grande base 14 du tronc de cône supérieur Il possède une section inférieure à la grande base 16 du tronc de cône inférieur 12, de sorte que les grandes bases des deux troncs de cônes soient placées en regard l'une de l'autre, et que le tronc de cône supérieur puisse pénètrer à l'intérieur du tronc de cône inférieur. Les deux troncs de cônes sont fixés en position l'un par rapport à l'autre par des entretoises 17 régulièrement réparties dans un espace périphérique 18 ménagé entre eux. Dans la partie supérieure du tronc de cône supérieur 11 est placé un dispositif annulaire d'évacuation de l'eau épurée 19, muni d'une conduite d'évacuation 20, passant à travers la paroi du tronc de cône supérieur 11. La paroi du tronc de cône inférieur 12 est constituée par un cadre métallique 21 sur lequel est tendu un tissu 22 servant de support pour des cultures fixées. Ce tissu peut avantageusement être muni de fourrure sur sa face externe 23 de sorte à faciliter la fixation des dites cultures fixées essentiellement constituées par des bactéries. Le tronc de cône supérieur est quant à lui réalisé dans une matière souple ou rigide de préférence non sujette à la rouille comme par exemple un tissu, du plastique1..etc. Le fonctionnement d'un tel dispositif est décrit ci-apres. Le dispositif est tout d'abord immergé dans un bassin ou une cuve 24 (figure 2) contenant des boues activées. On rappelle que les boues activées sont des boues très riches en oxygène, car elles sont continuement alimentées en oxygène par des dispositifs appropriés. Le niveau des eaux usées est représenté aux figures 1 et 2 par la ligne en traits mixtes A. Les boues pénètrent à l'intérieur du dispositif grâce à l'espace périphérique 18 (flèche F). Les éléments lourds en suspension descendent par gravité dans le tronc de cône inférieur 12 où ils rentrent en contact avec la paroi en tissu 22 de ce tronc de cône. Les cultures fixées dégradent alors ces matières. L'eau épurée remonte en direction de la surface du bassin, et est piégée par le tronc de cône supérieur 11. Le dispositif d'évacuation 19 recueille cette eau et l'évacue par la conduite 20. Les boues quant à elles sont recueillies au bas du tronc de cône inférieur flèches I (figure 1) et sont en partie recyclées vers la zone de traitement. Etant donné que le dispositif selon l'invention est immergé dans le bassin, il n'est pas soumis aux défauts d'horizontalité du bassin puisque les boues peuvent toujours pénétrer à son intérieur. Un dispositif selon l'invention a été expérimenté pour une unité de capacité de 25 m3 c'est-à-dire correspondant aux eaux usées de 100 habitants. Le tableau suivant donne les résultats obtenus sur une période de deux mois. entrée sortie rendement en % d'élimination DCO (mgO2/l) 772 95 88 DB05 (mgO2/l) 390 40 90 MES (mg/l) 272 34 87 Dans ce tableau - DCO désigne la demande chimique en oxygène et est exprimé en mg d'oxygène par l, - DB05 désigne la demande biologique en oxygène, après 5 jours, et est exprimé en mg d'oxygène par 1, - MES désigne les matières en suspension et est exprimé en mg/l. Le dispositif selon l'invention présente ainsi un rendement d'élimination fort convenable et n'est plus sujet aux défauts d'horizontalité présents ou à venir. Il est à noter qu'il est possible de munir le dispositif selon l'invention d'une pompe P (figure 2) destinée à aspirer les boues accumulées dans le tronc de cône inférieur 12. En variante (figure 3) il est possible de réaliser un dispositif selon l'invention muni de plus d'un tronc de cône inférieur 12. Par exemple un tel dispositif peut présenter trois troncs de cône s'emboitant les uns dans les autres, entre chacun desquels un espace périphérique 18,18',18 est ménagé grâce à des entretoises 17,17',17". On améliore ainsi la fonction de décantation et l'on accroit en même temps la surface active supportant les cultures fixées ce qui accroit le rendement épuratoire du dispositif. Une pompe P' peut dans ce cas également être placée dans le bas du tronc de cône inférieur 12 le plus grand de sorte à permettre une évacuation plus aisée des boues. Comme cela est représenté à la figure 3, le tissu garnissant le tronc de cône inférieur 12" porte de la fourrure sur chacune de ces faces. Dans ce cas cette fourrure doit être oxygénée pour permettre la survie des cultures fixées. En variante l'un quelconque ou plusieurs des troncs de cône inférieur et supérieur est muni de tissu comportant de la fourrure sur ses deux faces. Il est à noter que la grande base du cône supérieur 11 est, soit dans le même plan que la grande base du ou des tronc(s) de cône inférieur(s), soit à l'intérieur du ou des tronc(s) de cône inférieur. Ceci permet d'éviter que les boues activées dans la zone d'oxygénation du bassin ou de la cuve ne remontent dans le tronc de cône supérieur. En variante (non représentée) il est possible de faire en sorte que le dispositif selon l'invention soit flottant mais ancré au fond et que sa ligne de flottaison se trouve toujours au dessus de l'espace périphérique 18, 18', 18". Un tel dispositif peut être mis en place dans une cuve septique dite cuve toutes eaux, ou dans un bassin d'épuration, ou dans tout milieu fluide polyphasique dont on cherche à séparer les phases. Un tel dispositif permet donc notamment d'intégrer la fonction d'adsorption à la fonction de décantation grâce aux cultures fixées. Il est à noter que le dispositif selon l'invention présente un faible volume lors de son stockage ou de son transport avant utilisation. En effet, en raison du fait qu'il est principalement réalisé en tissu (avec ou non des fourrures), il est entièrement repliable et peu encombrant. On notera également que les pompes P et P' peuvent être remplacées par des mélangeurs ou tout dispositif analogue. Dans le cas où plusieurs tronc de cônes inférieur sont associés, il est également possible d'utiliser de manière correspondante plusieurs troncs de cône supérieur (variante non représentée). Selon une autre variante, non représentée, la récupération de matières en suspension s'effectue à l'aide d'un flotateur (dispositif d'insufflation de type fines bulles), remplaçant la pompe ou le mélangeur ; un dispositif supplémentaire de raclage de boues flottées est alors ajouté pour la collecte. Bien entendu, dans tous les modes de réalisation et variantes précédemment décrits, on choisit les diamètres des structures supérieure et inférieure de sorte à optimiser l'hydraulique du dispositif. A cet effet les espaces périphériques 18, 18', 18" peuvent être réalisés entre des troncs de cônes inférieur ou supérieur non équidistants les uns des autres. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. En particulier les troncs de cônes peuvent être remplacés par des troncs de pyramide ou toute structure analogue voire même par des cylindres et la forme et la dimension des grandes et des petites bases et de l'espace périphérique peuvent être quelconques. REVENDICATIONS 1) Dispositif de séparation de phases d'un milieu fluide, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une structure inférieure (12) et au moins une structure supérieure (11) présentant chacune une petite (13,16) et une grande base (14,15), lesdites grandes bases étant placées en regard l'une de l'autre, et en ce que la grande base (14) de la structure supérieure (11) est de section inférieure à la grande base (15) de la structure inférieure (12) de sorte à ménager entre lesdites grandes bases un passage périphérique (18) pour un effluent dans lequel ledit dispositif est immergé. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure supérieure (11) est maintenue au dessus de la structure inférieure (12) grâce à des entretoises (17) régulièrement réparties à l'intérieur dudit passage périphérique (18). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la grande base (14) de la structure supérieure (11) est dans le même plan que la grande base (15) de la structure inférieure (12). 4) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure supérieure (11) pénètre à l'intérieur de la structure inférieure (12). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure supérieure (11) et la structure inférieure (12) sont ouvertes à chacune de leurs extrémités. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif d'évacuation (19) est disposé dans la partie supérieure de la structure supérieure (11). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une des structures supérieure (11) et inférieure (12) est munie d'un support pour des cultures fixées. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit support est un tissu recevant des bactéries ou autres cultures fixées. 9) Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit support constitue les parois desdites structures inférieure (12) et supérieure (11).. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit effluent est constitué par des boues activées. 11) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites boues sont recueillies à la base de la structure inférieure (12) par gravité, pour être de nouveau recyclées. 12) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites boues sont recueillies à la base de la structure inférieure (12) au moyen d'un dispositif de pompage (P, P'), pour être de nouveau recyclées. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs structures inférieures (12,12',12") associées à au moins une même structure supérieure. 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites structures inférieure (12) et supérieure (11) sont des troncs de cône. 15) Dispositif selon l'une des revendication 1 à 13, caractérisé en ce que lesdites structures inférieure et supérieure sont des troncs de pyramide. 16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est insensible à l'horizontalité ou non, d'un bassin ou récipient contenant ledit effluent.