Brevet FR2662435A1 — publié le 19911129

DESCRIPTION Procédé de régénération des eaux usées ou sales par surpression et oxygénation L'invention concerne un procédé d'épuration continue des eaux, qui comprend un ensemble de dispositifs épurateurs mis en série et sous pression,en circuit fermé, d'un volume réduit, permettant d'obtenir en un temps trés court, de l'ordre de 2 à 3 heures seulement, une eau en sortie présentant des caractéristiques physiques, chimiques et biologiques, conformes, voire supérieures en qualité, à celles exigées actuellement par la législation française pour les rejets en rivière des eaux résiduaires urbaines. Les eaux usées provenant du poste de dégrillage(l) Fig 5 puis du poste de dégraissage et dessablage (2) Fig 5,classi- ques, sont prises en charge par une pompe qui transportera ces eaux dégraissées dans une cuve dite " d'aération forcée" (3) Fig 5. Cette cuve est à une pression de 1 à 4 bars. Elle est de préférence cylindrique, visitable car présente un couvercle amovible (4) Fig 1, de forme arrondie . L'arrivée des eaux à traiter, se situe sur la partie superieure de la cuve, elle est munie d'un clapet anti-retour (10) Fig 1 afin d'éviter un refoulement de l'eau et de pouvoir maintenir une pression stable et adéquate. Cette cuve comporte une arrivée d'air (6) FIG 1 qui est sous pression. Elle se présente sous la forme d'un tube en inox, d'une longueur égale au diamètre de la cuve, perforé de multiples trous. Le fond de cette cuve est arrondi (5) Fig 1 et comprend la sortie des eaux usées (9) Fig 1 . La cuve repose sur un chassis (8) Fig 1. Le débit de sortie de cette cuve est régulé par le clapet de retenue (10) Fig 1, qui maintient la pression interne à une valeur adéquate, la pression étant contrôlée à l'aide d'un manocontact (7) Fig 1. La contenance de cette cuve variera suivant le débit d'eau à traiter. Par exemple, pour un traitement de 50 M3 /heure, elle aura une contenance de l'ordre de 3 M3. L'air injecté au niveau (6) Fig 1, à l'aide d'un compresseur (11) Fig 5, devra avoir une pression de l'ordre de 10 bars afin que le mélange air + eau contenue dans la cuve, soit à une pression résultante de 1 à 4 bars, pression que l'on pourra faire varier sensiblement suivant le degré de purification désiré lors du traitement. Cet air sous pression, mis en présence d'un liquide, lui même sous pression, se dispersera dans le liquide sous la forme de micro-bulles, rendant l'eau gazeuse, aérant et oxygénant celle-ci et celà en quelques secondes, durée de temps suffisante pour améliorer et abaisser sensiblement la DBO et DCO. En effet, en amont de l'arrivée de l'air (6) Fig 1, se trouve un appareil dit " épurateur électrochimique " (12) Fig 5, qui se présente sous la forme d'un cylindre en matière plastique et qui a pour fonction de créer au passage de l'air une haute tension capacitive ( système Latour )(18) Fig 4 et de produire un ensemble de décharges électriques à l'aide de 2 électrodes (16) Fig 4, reliées à une série de pointes (17) Fig 4. Au niveau de l'arrivée d'air sous pression (13) Fig 4, est injectée à l'aide d'une pompe doseuse (15) Fig 4, une quantité de Peroxyde, d'Hydrogène, de l'ordre de quelques ppm par M3 d'air, qui se trouvera alors vaporisé dans l'enceinte même de cet appareil.C'est cette micro-nébulisation de Peroxyde d'Hydrogène qui permettra par sa présence la conductivité entre les 2 électrodes et la création d'étincelles ( arc électrique) et une production d'un air oxygéné, chargé en ozone qui s'échappera par une sortie (14) Fig 4, directement reliée au tube perforé en inox (6) Fig 1. Une deuxième arrivée de peroxyde d'hydrogène (19) fig 4 est prévue à la sortie du dispositif dit " épurateur électrochimique ", également sous la forme d'une vaporisation fine, qui viendra s'ajouter lors de l'aération sous pression des eaux à traiter,obtenue dans la cuve (3) Fig 5. Cette adjonction supplémentaire de Peroxyde d'Hydrogène sera faite dans le but d'obtenir une épuration encore plus poussée de l'eau et per mettre, si nécessaire une dénitrification jusqu'à obtenir des teneurs en nitrates conformes à la règlementation en vigueur actuellement. Le passage des eaux à traiter, dans cette première cuve représente un premier stade dans ce procédé de traitement et il se fait en continu et en circuit fermé. Delà, cette eau alimentera, toujours sous pression une deuxième cuve dite " de décantation accélérée "(20) Fig 5. L'alimentation se fera par une arrivée latérale de l'eau (21) Fig 2 et Fig 3 afin que le liquide aéré, arrive dans cette cuve en jet tournant. Cette cuve sera d'une capacité similaire à la première cuve, soit pour l'exemple pré-cité d'un volume de l'ordre de 3 M3. Elle aura de préférence la forme cylindro-conique. Elle est composée d'un tambour rotatif perforé (22) Fig 2 et Fig 3, tournant à petite vitesse, de façon continue. A l'interieur de ce tambour est soudée une vis d'Archimède (23) Fig 2 qui permet de faire circuler l'eau vers le bas. Ce tambour rotatif a pour effet d'aider les particules en suspension à descendre plus vite vers le fond de la cuve en forme d'entonnoir (24) Fig 2 où se situe la sortie des boues (25) Fig 2. Ces boues sont maintenues à ce niveau par un clapet de retenue de pression réglable et seront aspirées par intermittence à l'aide d'une pompe. A la partie supérieure de cette deuxième cuve, se trouve solidaire au grand tambour rotatif, un deuxième tambour (26) Fig 2, perforé de multiples trous (27) Fig 2, permettant une sélection des particules lourdes en suspension et de les refouler à ltexterieur. Est prévue une arrivée(351 Fig 2 pour-adjuvants.Ce système de deuxième cuve permet de récuperer en circuit continu et en un temps bref, de l'ordre de quelques minutes, un maximum de boues denses et de les évacuer. Ces boues présentent à ce stade l'avantage d'être en partie purifiées et d'être désodorisées. On pourra accélérer et parfaire cette décantation des eaux, en associant à l'arrivée de l'eau, une arrivée (28) Fig 2, de lait de chaux, injecté sous pression ou de sels metalliques. Un motovariateur (29) Fig 2 permettra le réglage de la vitesse de rotation des deux tambours.Une sortie, située au niveau superieur de cette cuve (30) Fig 2, munie d'un clapet de retenue (34) Fig 5 réglable afin de maintenir une pression stable et adéquate, permet l'évacuation de l'eau décantée vers un bassin (31) Fig 5. Ce bassin (31) Fig 5 dit de "décantation finale ", est muni d'un râcloir de surface (32) Fig 5 pour éliminer les dernières particules en suspension flottantes et présente de multiples déversoirs ( dispositif classique ). Il servira à une ultime clarification des eaux. Au fond de ce bassin, les dernières boues résiduelles sont reprises (33) Fig 5 pour être réinjectées dans le circuit primaire au niveau (2) Fig 5. La contenance de ce bassin sera de l'ordre de 200 M3 pour 50 M3/heure. Il pourra, vu sa faible capacité, être le siège d'un traitement aux ultrats violets et être éventuellement couvert. Les eaux à la sortie (30) Fig 2, subissent à ce niveau une brutale chute de pression, se trouvant alors en contact avec l'air libre à l'ouverture du clapet de retenue de pression (34) Fig 5. Cette variation de pression a pour but de participer à la destruction de la flore microbienne présente dans les eaux à traiter, car en effet, de nombreux germes microbiens ne résistent pas à un brusque changement de pression. Les boues résiduelles pourront être prises en charge au niveau de la cuve de décantation (20) Fig 5 par une centrifugeuse (système classique), qui les rendra encore plus denses et qui Seront par l'intermédiaire d'un compacteur mélangeur, associées à une faible quantité de paille broyée ou de sciure, augmentant leur volume d'environ par deux et permettant de rendre possible leur granulation afin de les destiner à un usage agricole aisé et à volume restreint. L'ensemble de ce nouveau système épurateur des eaux peut fonctionner en automaticité complète. Il est valable pour des stations de traitement ayant une capacité de 20 à 500 M3/heure voire plus. Dans le simple cas d'un traitement d'eaux résiduaires urbaines, pour un rejet direct à la rivière, on peut se dispenser du dernier passage des eaux dans le bassin de décantation finale, cette eau ayant déjà les caractéristiques conformes aux normes actuelles de rejet. Cette simplification du traitement, permet d'envisager une mise en application de ce système épurateur sous la forme d'unités mobiles de traitement, pouvant être destinées à dépolluer temporairement des lacs et étendues d'eau à usage ou pas de baignade, ou piscicole. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration des eaux usées urbaines ou sales, qui permet d'obtenir , en un temps trés court, de façon continue, sans stockage, ni odeurs, des eaux épurées dont les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques sont conformes aux normes françaises actuelles de rejet à la rivière des eaux usées urbaines et qui peut, associé à des dispositifs complémentaires épurateurs, donner des eaux potables, le système épurateur étant principalement caractérisé par la maintenance sous pression d'un ensemble de deux dispositifs épurateurs, mis en serie, en circuit fermé : une cuve dite d'aération forcée et une cuve dite de décantation accélérée. 2. Procédé épurateur d'eau, qui selon la revendication 1, est caractérisé par un premier passage des eaux à traiter dans la cuve dite d'aération forcée, où est injectée de l'air sous pression, associé à du Peroxyde d'Hydrogène, ce mélange air Oxygéné qui se charge d'ozone après un passage dans un dispositif haute tension, aère, oxygène et gazeifie l'eau à traiter contenue dans cette cuve, l'épu- rant en grande partie et celà en quelques secondes. 3. Procédé épurateur qui selon la revendication.2, est caractérisé par le fait que l'on peut faire un apport supplémentaire de Peroxyde d'Hydrogène, de façon indépendante, à la sortie d'air du système de haute tension dit épurateur électrochimique, allant s'additionner au mélange air oxygéné + ozone injecté dans l'eau à traiter contenue dans la cuve. Cet apport supplémentaire de Peroxyde d'hydrogène permettant de pousser la p urification des eaux et de dénitrifier si nécessaire, 4.Procédé épurateur d'eau qui selon la revendication 1, est caractérisé par un passage des eaux d aérées dans une deuxième cuve dite de décantation'C, sous pression, à tambour rotatif, permettant grâce à l'ensemble de son dispositif de recueillir de façon continue, en un temps trés bref, sans stockage, des boues ayant la particularités d'être désodorisées et partiellement épurées. 5. Procédé épurateur d'eau, caractérisé selon la revendication 1, par le fait qu'à la sortie de la cuve dite de décantation accélérée, l'eau subit une brutale chute de pression lors de l'ouverture du clapet de sortie de retenue de pression, cette variation de pression permettant la destruction de bons nombres de germes microbiens. 6. Procédé d'épuration caractérisé par le fait que simplifier au maximum, en ne mettant en application que le système des deux cuves: aération forcée et décantation accélérée, en série, sous pression, en circuit fermé, le volume pour l'épuration étant trés réduit, il peut être rendu mobile et. permettre un traitement de certaines eaux usées pour simple rejet à la rivière conformément aux normes exigées, de même, une dépollution: avec#ce syStème épurateur mobile de lacs ou d'étendues d'eau est rendue dès lors possible.