Brevet FR2708260A1 — publié le 19950203

- 1 - La présente invention est relative à un dispositif pour le traitement des eaux et elle concerne plus particulièrement un dispositif perfectionné permettant d'effectuer à la fois le dessablage, le dégraissage et la décantation des eaux résiduaires ou des eaux de pluie. La présente titulaire a décrit et revendiqué dans FR-A-2679223 un procédé et un appareil pour le traitement des eaux permettant également dans un seul dispositif d'effectuer simultanément, notamment, le dessablage, le dégraissage, la coagulation, la floculation et la décantation d'eaux usées. La présente invention se propose d'apporter des perfectionnements à ce type de dispositif. Notamment, en vue de son adaptation à un mode de fonctionnement intermittent, en particulier pour le traitement des eaux de pluie. L'un des buts de l'invention consiste à mettre en oeuvre des technologies favorisant le traitement même lors du remplissage du dispositif, réalisant une évacuation sélective des flottants, des boues et de la tranche d'eaux clarifiées, et permettant de réaliser un nettoyage hydraulique du dispositif. On sait que la mauvaise qualité de l'effluent admis dans une installation de traitement d'eaux usées, pendant la phase de démarrage de cette installation, prend une importance considérable lorsqu'il s'agit de traitement épisodique ou de courte durée d'effluents spécifiques, notamment des eaux de pluie car cette phase de démarrage peut représenter de 10 à 50% de l'épisode pluvieux. La présente invention se propose en premier objectif de minimiser l'effet négatif de la mise en régime d'une installation de traitement d'eaux du type mentionné ci-dessus. Par ailleurs, on sait que le rendement global d'une telle installation de traitement des eaux à fonctionnement intermittent et de courte durée est grandement conditionné par la façon selon laquelle on évacue sélectivement les flottants, les sables, les boues et la tranche d'eau clarifiée éliminée qui équivaut en volume à 5 à 40% du volume total clarifié. Le - 2 - deuxième objectif de la présente invention consiste donc à réaliser de la façon la plus simple possible et la plus efficace le captage et l'évacuation des différents composants mentionnés ci-dessus. Enfin, le dispositif du type auquel se réfère l'invention fonctionne peu de temps et il est donc inutile de mettre en oeuvre un système d'évacuation continue des sables, graisses et boues. Cependant, étant donné que le dispositif demeure inactif durant plusieurs jours ou même durant plusieurs semaines, il est nécessaire de prévoir des moyens de nettoyage du radier de l'ouvrage du dispositif, afin d'éviter une fermentation ou un séchage des boues au fond de l'ouvrage, qui serait susceptible d'entraîner une pollution de l'eau lors de la phase de redémarrage du dispositif. C'est là un autre objectif de la présente invention. En conséquence, la présente invention est relative à un dispositif qui comporte, un dessableur, muni d'une fosse à sable, traversé par un flux descendant puis ascendant de l'eau à traiter, une surface de dégraissage prévue au-dessus d'une partie du dessableur et de la zone d'alimentation du décanteur, et un décanteur qui comporte une cuve d'alimentation ou de prédécantation, un radier, une zone de décantation lamellaire et une fosse d'extraction. Ce dispositif est caractérisé en ce que la cloison séparant le dessableur du décanteur comporte un clapet, permettant lors de son ouverture d'assurer un transfert sans perturbation de l'eau brute vers le décanteur, et donc une bonne décantation durant cette phase de remplissage. Selon l'invention, ledit clapet est de préférence un clapet lesté restant fermé en l'absence de charge hydraulique en amont de la cloison sur laquelle il est monté. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on prévoit, dans le décanteur, un double système d'extraction pour assurer une évacuation séparée de la tranche d'eau clarifiée d'une part et, des boues et des flottants d'autre part, ce double système d'extraction comportant: - des moyens prévus légèrement au-dessus du point haut du -3- radier du décanteur, pour évacuer l'eau sans évacuer la boue, ces moyens pouvant être réalisés sous la forme d'une pompe ou d'un tube d'évacuation gravitaire et, - des moyens pour évacuer les boues puis les flottants dans le décanteur, ces moyens positionnés au fond du décanteur et réalisés de préférence sous la forme d'une pompe ou similaire étant mis en action après l'évacuation de la tranche d'eau clarifiée supérieure par lesdits premiers moyens. Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, le dispositif comporte des enceintes de stockage d'eau clarifiée destinée à assurer le nettoyage du radier du décanteur. Selon l'invention, le système d'évacuation des sables prévus à la partie inférieure de l'enceinte du désableur utilise les moyens prévus par l'invention pour l'évacuation des boues, notamment une pompe de transfert dont le refoulement est pourvu de deux vannes: l'une permettant l'évacuation vers l'égout lors de la vidange du décanteur, l'autre assurant le transfert vers une fosse ou similaire. Selon l'invention, le radier du décanteur est compartimenté par un certain nombre de cloisons délimitant ainsi des portions de radier à chacune desquelles est affecté une enceinte de stockage d'eau ainsi qu'une vanne permettant d'assurer par circulation d'eau, le nettoyage de cette portion de radier à partir de l'eau contenue dans ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation donné à titre d'exemple, dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue schématique en perpective représentant un dispositif conforme à la présente invention; - la figure 2 est une coupe axiale en coupe verticale du dispositif illustré par la figure 1 et; - la figure 3 est une coupe selon 3-3 de la figure 2. -4- Ainsi qu'on la précisé dans le préambule de la présente description, le dispositif objet de la présente invention constitue un perfectionnement de celui décrit dans FR-A- 2679223, auquel on pourra se référer. Ce dispositif comporte donc comme précisé en partie supérieure de la figure 2, un dessableur 10, une surface de dégraissage 12, et un décanteur 14, représenté ici sous la forme d'un décanteur lamellaire 37, ce décanteur 14 étant précédé d'un prédécanteur 16. Le dessableur 10 avec sa fosse à sable 18 est traversé par un flux descendant puis ascendant des eaux à traiter comme illustré sur les figures 1 et 2. La surface de dégraissage 12 est située au-dessus d'une partie du dessableur et de la zone d'alimentation du décanteur 14 (au-dessus du prédécanteur 16). Le décanteur 14 comporte un radier 20 et une fosse d'extraction des boues 22. Selon l'invention, on prévoit un clapet tel que 24, par exemple du type à battant lesté, sur la cloison 26 qui sépare le dessableur 10 du décanteur 14. Ce clapet a un double rôle: - il autorise la décantation durant la phase de remplissage de l'ouvrage de l'installation: en effet, en l'absence d'un tel clapet dans les installations classiques, après remplissage du dessableur, il se produit une chute de plusieurs mètres de l'eau brute dans le décanteur, ce qui engendre des turbulences empêchant ainsi la décantation. Grâce à la présence du clapet 24, le transfert de l'eau brute vers le décanteur, après le remplissage de l'enceinte du dessableur s'effectue sans perturbation ni turbulence importantes. Cette disposition permet donc d'obtenir une bonne clarification des premières tranches d'eaux admises dans le dispositif; - il permet, lors de la vidange du décanteur, de récupérer la tranche d'eau supérieure du dessableur, exempte de sable et clarifiée. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, ce clapet 24 est réalisé sous la forme d'un clapet lesté qui reste en position fermée en l'absence de charge hydraulique en amont de la cloison 26. -5- Selon la présente invention, on prévoit deux systèmes d'extraction conçus de façon à assurer une évacuation séparée de la tranche d'eau clarifiée d'une part, et des boues et des flottants d'autre part. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les dessins, ce double système d'évacuation comprend: - 1 ) une pompe 28 (ou un tube) placée légèrement au- dessus du point haut du radier 20 du décanteur, pour évacuer l'eau sans évacuer la boue. Le fonctionnement de cette pompe est interrompu lorsque le niveau du plan d'eau dans le décanteur atteint un point situé légèrement au-dessus (quelques dizaines de centimètres) du niveau d'aspiration de la pompe 28, afin de ne pas entraîner les flottants; - une deuxième pompe 30 située au fond du décanteur dans la fosse 22 de ce dernier, cette deuxième pompe étant mise en route après l'arrêt du fonctionnement de la première pompe 28, i5 dans les conditions indiquées ci-dessus, de manière à extraire les boues de la fosse 22, puis les flottants. Les boues et les graisses ainsi extraites sont généralement évacuées vers l'égout, et donc traitées par la station d'épuration après la période de forte charge due à l'épisode pluvieux. A l'extrémité, côté évacuation orifice d'évacuation 32 des eaux traitées, on prévoit des enceintes de stockage de l'eau clarifiée. Sur la figure 1, le dispositif comporte trois fosses de stockage telles que 34 délimitées par des parois et alimentées en eau clarifiée provenant du décanteur lamellaire 37. Ces enceintes de stockages sont prévues par l'invention pour assurer le nettoyage du radier 20 du décanteur lorsque celui-ci n'est plus utilisé et elles restent pleines pendant la vidange du dispositif. Le radier comporte une pluralité de cloisons de séparation telles que 36 permettant de délimiter des portions de radier, chacune de ces portions devant être nettoyées par la circulation de l'eau provenant d'au moins une enceinte de stockage correspondante 34. Dans ce but, chaque enceinte 34 comporte une vanne avec diffuseur telle que 38 qui lors de son ouverture libère tout ou partie de la réserve d'eau contenue dans l'enceinte de stockage considérée. Cette eau -6 - balaye alors la portion de radier correspondante en en assurant ainsi le nettoyage. Bien entendu, le nettoyage s'effectue portion de radier par portion de radier, par ouverture à tour de rôle des différentes vannes 38. Ce nettoyage peut être optimisé en prévoyant plusieurs chasses partielles par portion de radier, la vidange par pompage étant effectuée entre chaque opération de nettoyage. Le dispositif selon l'invention se caractérise en outre, ainsi qu'on l'a vu ci-dessus, par un système original d'évacuation des sables. On sait qu'il est important que le sable recueilli lors de la phase de dessablage ne soit pas évacué en même temps que les boues et les flottants, car il est susceptible de boucher les conduits de transfert et les égoûts. C'rest la raison pour laquelle le sable, après la vidange du décanteur reste piégé dans la fosse à sable 18 prévue dans le dessableur. On a vu ci- dessus que dans l'invention, la tranche d'eau clarifiée contenue à la partie supérieure du dessableur (et qui représente environ 90% du volume du dessableur) a été évacuée par l'intermédiaire du clapet 24 lors de la vidange du décanteur 14. Pour éviter des frais supplémentaires de fabrication et d'entretien, l'évacuation du sable dans le dispositif selon l'invention s'effectue par l'intermédiaire de la pompe de transfert des boues et des flottants 30. A cet effet, le refoulement de cette pompe est équipé de deux vannes 40 et 42, l'une permettant l'évacuation vers l'égout lors de la vidange du décanteur, l'autre assurant le transfert vers une fosse ou tout moyen d'évacuation approprié. Pour permettre d'utiliser ainsi la pompe 30, il est nécessaire de transférer le sable de la fosse 18 du dessableur dans la fosse 22 du décanteur. Cette opération est réalisée selon l'invention à l'aide de tubes siphons tels que 44, l'opération étant rendue possible par le fait que la fosse 18 du dessableur est située au-dessus de la fosse 22 du décanteur. - 7 - L'opération est faite en trois phases: a) On insuffle de l'air à contre-sens dans le tube siphon pour détasser le sable. Selon l'invention, cette insufflation d'air peut se faire par exemple par fermeture de la vanne de siphon, à l'aide d'une arrivée d'air située au- dessus de ladite vanne. b) On ouvre la vanne du tube siphon de manière à assurer le transfert du sable vers la fosse 22 du décanteur, fosse qui à un niveau inférieur et; c) On met en route la pompe 30 pour assurer l'évacuation du sable. Bien entendu, le dispositif peut en outre comporter des automatismes, notamment des capteurs de niveau qui gèrent les démarrages et les arrêts des pompes 28 et 30 ainsi que l'ouverture et la fermeture des vannes de nettoyage du radier 20, d'isolement des tubes siphons 44 d'injection d'air d'évacuation des sables ou des boues, etc... Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant: 1 - Phase de remplissage: Avant l'épisode pluvieux, le dispositif est vide. L'eau remplit d'abord la fosse à sable 18 puis la partie basse du décanteur par l'intermédiaire de l'ouverture dégagée par le clapet 24 qui occupe la position illustrée par la figure 2. Le remplissage du dessableur et du décanteur s'effectue donc simultanément et sans chute ni turbulence d'eaux brutes au travers de cette ouverture. La décantation est donc possible durant cette phase de démarrage. Avant d'être évacuée par la conduite d'évacuation 32, l'eau clarifiée remplit les enceintes de stockage 34. Un détecteur de niveau signale que le dispositif est plein et en phase de production. 2 - Phase de production: L'eau brute dépose le sable et les particules les plus grosses dans la fosse à sable 18. Le clapet 24 reste fermé en l'absence d'une charge hydraulique suffisante pour provoquer - 8 - son ouverture. L'eau se débarasse de ses éléements flottables dans la zone de dégraissage mentionnée à la partie supérieure de la figure 2. La zone d'alimentation du décanteur est large et elle permet donc de réaliser une décantation des particules les plus lourdes. L'eau traverse le décanteur lamellaire 37 qui retient les particules les plus fines qui glissent en s'agglomérant sur les différents compartiments du radier 20 o elles s'accumulent. Pendant cette phase de production, les particules s'accumulent également dans la fosse à boue 22 du décanteur. Compte-tenu de la faible durée de l'épisode pluvieux, la hauteur de boue ainsi accumulée reste faible. 3 - Phase de vidange: La fin de l'épisode pluvieux est signalée par un détecteur de niveau temporisé. La pompe 28 est alors mise en action après un temps nécessaire à une clarification complète de l'eau stockée dans le décanteur. Cette pompe évacue alors la tranche d'eau claire située dans le décanteur et dans la partie supérieure du dessableur, par l'intermédiaire du clapet 24 qui est en position ouverte, vers la conduite 32 d'évacuation d'eaux clarifiées. Cette pompe s'arrête au niveau prévu, mentionné ci-dessus, c'est-à-dire légèrement au-dessus du niveau supérieur du radier 20, de façon à ne pas évacuer les flottants ou les boues de fond. Au même moment, la seconde pompe 30 démarre de manière à extraire ces boues et ces flottants. On notera que le radier 20 présente une pente suffisante pour que la grande partie des boues puisse glisser au fur et à mesure de la descente du plan d'eau. Un détecteur du point le plus bas du niveau d'eau assure le déclenchement de l'arrêt de la pompe 30. 4 -Phase de nettoyage du radier. On a vu qu'à chaque portion de radier délimité par les cloisons telles que 36 correspond une enceinte de stockage telle que 34 comportant une vanne avec diffuseur 38. 9 - Les radiers sont nettoyés les uns après les autres par ouverture de cette vanne 38 et vidange partielle de l'enceinte de stockage 34 correspondante. La quantité d'eau utilisée à chaque nettoyage est inférieure au volume de la fosse à boue 22 afin d'assurer le nettoyage de la totalité du radier. Cette eau est évacuée par l'intermédiaire de la pompe 30 avant le passage au nettoyage de la portion de radier suivante. Le détecteur du niveau le plus bas dans le décanteur arrête le fonctionnement de la pompe 30 et autorise le lavage de la portion de radier suivante. Suivant les cas, chaque portion de radier peut être nettoyé de une à trois fois par exemple. -Evacuation du sable Le sable peut être évacué à la suite de l'opération de nettoyage si le dispositif comporte un ouvrage spécifique de réception tel que fosse, benne, etc. L'extraction peut être différée si l'opération est réalisée par un camion vidange par exemple. L'opération d'évacuation du sable s'effectue de la manière suivante: Détassage du sable par injection d'air comme décrit ci- dessus; Ouverture de la vanne du tube siphon 44; Transfert du sable par siphonage dans la fosse à boue 22 et, Pompage du sable par l'intermédiaire de la pompe 30 vers l'ouvrage de réception (fosse, benne, camion vidange, etc...), après ouverture de la vanne 42. 6 -Dispositif à l'arrêt Le dispositif est vide et nettoyé, les différentes vannes sont en position de fermeture et les pompes sont arrêtées. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et/ou représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. - 10 - REVENDICATIONS 1 - Dispositif destiné à assurer le traitement des eaux résiduaires, notamment des eaux de pluie en réalisant à la fois le dessablage, le dégraissage et la décantation, qui comporte, un dessableur, muni d'une fosse à sable, traversé par un flux descendant puis ascendant de l'eau- à traiter, une surface de dégraissage prévue au-dessus d'une partie du dessableur et de la zone d'alimentation du décanteur, et un décanteur qui comporte une cuve d'alimentation ou de prédécantation, un radier, une zone de décantation lamellaire, et une fosse d'extraction, ce dispositif étant caractérisé en ce que la cloison (26) séparant le dessableur (10) du décanteur (14) comporte un clapet (24), permettant lors de son ouverture d'assurer un transfert sans perturbation de l'eau brute vers le décanteur, et donc une bonne décantation durant cette phase de remplissage. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que on prévoit, dans le décanteur (14), un double système d'extraction (28, 30) pour assurer une évacuation séparée de la tranche d'eau clarifiée d'une part et, des boues et des flottants d'autre part. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ce double système d'extraction comporte: - des moyens (28) prévus légèrement au-dessus du point haut du radier (20) du décanteur, pour évacuer l'eau sans évacuer la boue, ces moyens pouvant être réalisés sous la forme d'une pompe (28) et, - des moyens (30) pour évacuer les boues puis les flottants dans le décanteur, ces moyens positionnés au fond du décanteur et réalisés notamment sous la forme d'une pompe étant mis en action après l'évacuation de la tranche d'eau clarifiée supérieure par lesdits premiers moyens (28). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on prévoit des enceintes de stockage d'eau clarifiée (34) destinées à assurer le nettoyage - 11 - du radier (20) du décanteur. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, le système d'évacuation des sables prévus à la partie inférieure de l'enceinte du dessableur utilise les moyens (30) prévus pour l'évacuation des boues. 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le refoulement de la pompe de transfert (30) assurant l'évacuation des boues est pourvu de deux vannes (40, 42): l'une permettant l'évacuation vers l'égout lors de la vidange du décanteur, l'autre assurant le transfert vers une fosse ou similaire. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le radier (20) du décanteur est compartimenté à l'aide d' un certain nombre de cloisons (36) délimitant ainsi des portions de radier à chacune desquelles est affectée une enceinte de stockage d'eau (34) ainsi qu'une vanne avec diffuseur (38) permettant d'assurer par circulation d'eau, le nettoyage de cette portion de radier à partir de l'eau contenue dans ladite enceinte. 8 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le nettoyage s'effectue portion de radier par portion de radier, par ouverture à tour de rôle des différentes vannes (38) 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que le nettoyage des portions de radier est optimisé en prévoyant plusieurs chasses par portion de radier, la vidange par pompage étant effectuée entre chaque opération de nettoyage. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit clapet (24) est un clapet lesté restant fermé en l'absence de charge hydraulique en amont de la cloison (26) sur laquelle il est monté.