Brevet FR2724122A1 — publié le 19960308

La présente invention est relative à un bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, notamment susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus. Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la construction des installations de décantation des eaux qui pourront être réalisées à l'échelle communale, régionale ou industrielle privée. I1 existe dans tous les domaines industriels de très nombreuses applications de la décantation d'eau et on a donc très souvent besoin de construire des bassins de décantation qui ont des diamètres importants car ils doivent être capables de traiter un très grand volume d'eau. Ainsi par exemple, lorsque ces eaux résiduaires chargées viennent de la production d'une usine de forte capacité, il est nécessaire de disposer de bassins de très grand diamètre qui peuvent être compris très régulièrement entre quarante et quatre vingts mètres. Au-delà de cette taille, il est même quelquefois nécessaire de construire plusieurs bassins de décantation pour absorber la totalité des eaux résiduaires chargées. Ces bassins de décantation qui sont des investissements lourds sont donc réalisés de manière robuste avec une construction dans une maçonnerie solide. Différentes techniques de décantation sont utilisées aujourd'hui mais lorsqu'il s'agit de séparer par gravité l'eau et les résidus dans un bassin de grand diamètre, on admet en général l'eau à traiter par un puisard central aménagé au milieu de la cuve. Un voile périphérique circulaire est construit autour du puisard central pour récolter sur le pourtour de la cuve les eaux propres traitées qui sont séparées par gravité des résidus. Cette opération s'effectue dans une cuve de très grand volume et les eaux résiduaires admises dans la cuve au niveau du puisard doivent séjourner longuement dans cette cuve pour subir la décantation souhaitée. Cette décantation devra s' opérer dans un régime lent et devra donc éviter tout brassage, turbulence ou vortex qui aurait pour conséquence de contrarier la décantation lente des particules. Les eaux résiduaires qui sont admises au centre de la cuve dans plusieurs zones circuleront donc doucement vers l'extérieur de la cuve et l'eau propre traitée sera récoltée par débordement au niveau d'une goulotte située sur le voile périphérique de la cuve. Cette récupération ne sera effectuée qu'après un long séjour de l'eau dans la cuve sur toute la distance entre le centre et la périphérie qui est souvent de plusieurs dizaines de mètres. Les bassins connus comprennent également pour faciliter leur décantation une pente entre le puisard et le voile et cette pente qui constitue le fond du bassin a en général une forme de tronc de cône. Ainsi, la cuve est plus profonde dans sa partie centrale que dans la périphérie pour faciliter la décantation. Dans la partie la plus profonde de la cuve et à la base du puisard central sont aménagés en général des moyens pour récupérer les résidus solides qui ont été décantés. Dès que les résidus atteignent le fond de la cuve, ils peuvent s'écouler sur la pente de plus grande longueur et ceci jusqu'aux moyens de récupération situés dans la zone la plus profonde. La séparation entre l'eau et les résidus se fait par un phénomène uniquement physique de gravité et les particules en suspension dans l'eau s'agglutinent pour s'alourdir avant de se déposer sur le fond. Pour éviter un amas trop important de particules sur le fond, on réalise d'une façon connue dans les bassins de décantation un pont tournant qui est en général solidaire à une extrémité du puisard central et qui repose sur le voile périphérique au moyen de roulements tels que par exemple des galets. Ce pont est entraîné de façon connue en rotation autour du puisard central et on utilise généralement pour lui des vitesses de déplacement très faibles afin naturellement de ne pas perturber la décantation par des phénomènes de turbulences ou de remous.On a ainsi obtenu de bons résultats dans des bassins de quarante à quatre vingts mètres en faisant tourner le pont à une vitesse de l'ordre de un tour par heure. Sur le pont qui tourne, on a en général aménagé à sa base une lame de fond qui permet de racler les boues à vitesse lente. Le raclage des boues et la pente de la cuve permettent en général de récupérer dans de bonnes conditions les résidus solides au pied du puisard central. Les bassins de décantation fonctionnant de cette manière ont jusqu'à présent donné de bons résultats en ce qui concerne la décantation proprement dite. Toutefois, les bassins connus aujourd'hui ont une surface de l'eau à l'air libre, ce qui présente des inconvénients importants lorsque les produits traités sont très odorants notamment ou lorsqu'ils attirent les animaux et par exemple les goélands. De graves difficultés de fonctionnement sont donc intervenues aujourd'hui au niveau du développement des bassins de décantation qui, dans la plupart des cas, sont très mal odorants et les solutions qui ont pu être développées à ce sujet n'ont pas donné satisfaction aujourd'hui. On a par exemple pensé, pour réduire les odeurs, à placer l'ensemble du bassin de décantation sous une bulle géante pour isoler l'air vicié à traiter. Cette solution a néanmoins de graves inconvénients car le volume d'air à traiter est très grand, ce qui conduit au moment de la mise en oeuvre à des prix très élevés surtout lorsque cela est appliqué à des bassins de grandes dimensions et notamment de quarante à quatre vingts mètres de diamètre. Un autre inconvénient de la bulle géante est que le personnel à l'intérieur de la bulle travaille en atmosphère contaminée difficilement respirable. L'air vicié qui est également capté dans la bulle est en général très corrosif puisque l'air odorant contient très souvent de l'anhydride sulfureux qui dans un milieu hzzide conduit à la formation d'acide sulfurique faiblement dilué qui est très corrosif pour les mécanismes et contacts électriques. Dans ces bassins de grand diamètre, il n'est pas non plus possible d'installer au milieu du bassin un poteau prenant appui sur le fond pour soutenir la structure de la bulle et diminuer sa dimension. En effet, il est nécessaire d'avoir une seule portée pour les structures recouvrant les bassins de décantation de grandes dimensions car la présence de poteaux de soutien au milieu du bassin empêcherait la décantation dans de bonnes conditions ou le passage du pont tournant à vitesse lente. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et à cet effet, un des premiers buts du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires est d'opérer une bonne décantation en travaillant à vitesse très lente pour ne pas perturber la décantation de l'ordre de un tour par heure en moyenne. Un autre avantage du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est de pouvoir couvrir les ouvrages et notamment la cuve pour capter l'air vicié. On peut alors le traiter puisqu'il est piégé entre la surface de l'eau et la couverture. Un autre but du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est de diminuer le volume d'air entre la surface de l'eau traitée et le couvercle pour rendre l'opération de désodorisation possible car l'air sali et odorant est cher à traiter. Un autre but du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est de ne pas créer de turbulence ou vortex au niveau de l'eau à traiter pour améliorer la décantation. Un autre avantage du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est de réaliser les éléments de la couverture dans un matériau résistant ayant une structure porteuse malgré les grandes dimensions du bassin par exemple entre quarante et quatre vingts mètres de diamètre. Un autre but du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est de prévoir sur les éléments porteurs de la couverture des flotteurs pour soutenir les éléments, flotteurs non immergés pour éviter les vortex et les turbulences nuisant à la décantation. Un autre avantage du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon 1'invention est que les flotteurs sont non immergés pour diminuer l'usure des roulettes périphériques et diminuer l'appui de ces roulettes sur la structure en béton du voile périphérique. Un autre objet du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est de prévoir des éléments du couvercle conçus avec une structure résistante mais légère sur laquelle est fixé un revêtement textile imperméable permettant de diminuer le prix de revient du couvercle et de résister au poids de la neige. Un autre objet du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est d'utiliser des flotteurs qui ne sont pas complètement immergés lorsque les roulettes tournent sur le voile périphérique. Cette disposition permet de soulager le travail des roulettes en cas de surcharge, par exemple par de la neige. Un autre avantage du bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires selon l'invention est que les éléments de couvercle sont conçus dans leur structure, armature bois, lamellé collé recouverte par un matériau imperméable de faible poids pour réaliser un couvercle auto-portant dans les constructions de grande dimension mais aussi avec un poids assez faible qui sera utile car il sera entraîné par la rotation du pont tournant. La présente invention est relative à un bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus, plus particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite diminuer les odeurs et traiter l'air entre la surface de l'eau et le couvercle, comprenant A. une cuve de décantation avec - un puisard central fixe dans lequel est admis l'eau à traiter, - un voile périphérique circulaire autour du puisard central, - une pente entre le puisard et le voile constituant le fond du bassin en forme de tronc de cône, - des moyens pour récupérer les résidus solides décantés à la base du puisard central, - des moyens pour récupérer les eaux décantées au niveau du voile périphérique, B.Un pont tournant solidarisé sur le puisard central et qui repose sur le voile périphérique au moyen de roulements qui permettent le déplacement du pont à vitesse lente, caractérisé par le fait qu'il présente C. une couverture de la cuve mobile avec le pont réalisée à partir d'une multitude d'éléments radiaux prenant chacun appui d'une part sur le flotteur central du puisard et d'autre part sur le flotteur, D. chaque élément de la couverture est réalisé dans une structure porteuse en lamellé collé sur laquelle est disposé un flotteur satellite partiellement immergé dans l'eau à traiter afin de soutenir l'ensemble du couvercle et de soulager les roulements du voile périphérique, afin de réduire le volume d'air vicié entre la surface de l'eau et les éléments du couvercle pour le désodoriser en permanence. L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante d'un mode d'exécution non limitatif, illustré par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe partielle du bassin de décantation de grand diamètre selon l'invention, - la figure 2 est une vue partielle du bassin vu de dessus, - la figure 3 est une vue de détail en coupe de la périphérie du bassin. On se réfère à la figure 1 qui montre une vue partielle en coupe d'un bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées. On entend par charges tout résidu de fabrication ou polluant que l'on souhaite séparer de l'eau dans un but de recyclage ou de traitement avant rejet. Ces bassins pourront donc être utilisés pour la décantation des eaux urbaines mais également des eaux industrielles d'une façon très vaste car il y a de nombreuses applications dans les industries du papier, de la chimie. Les bassins de décantation qui sont en général construits aujourd'hui peuvent avoir un diamètre compris entre quarante et quatre vingts mètres car ils doivent contenir un volume important pour que leur capacité de traitement ne soit pas négligeable mais ils doivent aussi traiter lentement les eaux résiduaires chargées car l'opération de décantation n' est pas un phénomène immédiat même si elle s'effectue par gravité. La présente invention s'applique particulièrement aux bassins de décantation de grand diamètre qui devront résoudre des problèmes de pollution ou d'odeur et donc qui auront comme objectifs de traiter l'air qui se dégage des eaux résiduaires chargées contenues dans le bassin. Le bassin est constitué par la cuve proprement dite (1) de grande dimension, par exemple réalisé en maçonnerie ou en béton. La cuve comporte d'une façon connue un puisard central (2) fixe dans lequel est admise l'eau résiduaire chargée à traiter qui s'écoule dans le sens de la flèche (3). Le puisard (2) comprend d'une façon connue de nombreux orifices (4 et 5) permettant l'écoulement de l'eau à traiter dans le sens des flèches F, c'est-à-dire pour autoriser la progression de l'eau depuis le puisard central (2) jusqu'au voile périphérique (6).Ce voile, généralement circulaire, est distant de plusieurs dizaines de mètres de la zone centrale (2) et il est aménagé d'une façon connue pour comporter une goulotte (7) qui constitue les moyens pour récupérer les eaux décantées au niveau du voile périphérique et ceci par débordement de la surface (8) qui vient affleurer l'extrémité (9) de la goulotte (7). On a réalisé entre le voile (6) et le puisard (2) une pente (10) de plusieurs dizaines de mètres avantageusement en béton ou dans un autre matériau adapté à la décantation mise en oeuvre. Cette pente (10) a la forme d'un tronc de cône et la hauteur H du centre de la cuve est plus importante que la hauteur h de la périphérie de la cuve. Cette pente est naturellement également calculée en fonction des opérations à réaliser et notamment de la décantation et des résidus à traiter. La pente (10) est prolongée à son extrémité (11) dans la zone centrale de la cuve par une goulotte (12) qui constitue les moyens pour récupérer les résidus solides décantés tels que des boues (13). Lorsque les matières et agrégats contenus dans les eaux résiduaires chargées auront pu se réunir pendant la décantation et qu'elles atteindront une taille ou une masse critique, les matières chargées pourront alors tomber naturellement par gravité dans le fond de la cuve et constituer par exemple une zone boueuse (14) sur la pente (10) de la cuve. On pourra d'une façon connue dans le bassin de décantation selon l'invention utiliser un pont tournant (non représenté) qui pourra être solidarisé sur le puisard (2) et qui reposera également sur le voile périphérique (6) par exemple sur le chemin de roulement (15) au moyen de galets et de roulettes non représentés. Cette disposition assurera de façon connue le déplacement du pont tournant à vitesse lente autour de l'axe (16). Sur ce pont, on aura suspendu une lame de fond qui permettra le raclage des boues (14) situées dans la pente (10). C'est le mouvement de ce pont à vitesse très lente qui après la décantation des boues assurera leur déplacement depuis toute la surface du bassin jusqu'à la zone centrale et vers la goulotte (12) où seront collectées les boues séparées. Si, pendant la décantation, il est nécessaire de transporter les boues, il faut le faire à vitesse très lente car simultanément, la décantation dans tout le volume du bassin doit se poursuivre. Il ne faut pas créer de turbulence ou de vortex qui pourrait la perturber. On a représenté à la figure 1 une couverture généralement désignée par (17) qui permet tout d'abord d'isoler dans un volume V l'air contenu entre la surface de l'eau (8) et la paroi (18) du couvercle. On a cherché à réduire ce volume au maximum car on sait que le traitement de l'air vicié est onéreux, c'est pourquoi la partie supérieure (18) du couvercle est très plate malgré la grande dimension du diamètre du bassin de l'ordre de quarante à quatre vingts mètres. On pourra alors au moyen du conduit (19) envoyer cet air vicié vers une centrale de désodorisation. A cause de la très grande portée des cuves, on a préféré découper le couvercle en plusieurs éléments tels que (17 et 20) représentés à la figure 2. On pourra, selon la taille du bassin, choisir de découper le couvercle en seize éléments tels que représentés. Les seize éléments, tels que (17) seront tous identiques et ils recouvriront dans leur intégralité la cuve (1). En se référant à la figure 1, on voit que l'extrémité (21) d'un élément (17) repose sur un flotteur central (22) aménagé sur le puisard (2). L'autre extrémité (23) de l'élément (17) qui est éloignée de plusieurs dizaines de mètres de l'extrémité (21) est construite avec une roue (24) qui sera susceptible de se déplacer sur le chemin (15) du voile périphérique (6). Il est à noter que dans une position normale représentée aux figures 1 et 3, la roue (24) ne vient pas en contact avec le chemin (15), ce qui permet pendant la manoeuvre du pont tournant, d'économiser les roues (24). Dans une situation normale d'utilisation, l'absence de contact de toutes les roues (24) avec le chemin (15) évite le freinage du pont tournant. Ces roues (24) constituent néanmoins une sécurité si une pression supplémentaire venait à être exercée dans le sens de la flèche P ce qui provoquerait un roulement des roues (24) sur le chemin (15). Cet effort dans le sens de la flèche P peut par exemple être causé par une épaisseur de neige susceptible de venir se déposer sur le couvercle (18). On se réfère à la figure 2 qui montre que les éléments (17 et 20) de deux poutres porteuses (25 et 26) avec une poutre secondaire (27). On entend par poutre une construction de faible épaisseur, de préférence en bois lamellé collé, dont le profil est représenté à la figure 1 avec une base (28) sensiblement horizontale et deux zones inclinées (29 et 30). Les poutres porteuses (25 et 26) ainsi que la poutre secondaire sont réalisées de préférence dans un matériau rigide permettant d'atteindre des structures porteuses sur des distances importantes correspondant au diamètre de la cuve de décantation entre quarante et quatre vingts mètres. Pour une cuve de quarante mètres, on a ainsi obtenu de bons résultats avec une poutre lamellée collée de dimensions suivantes : 460-790-260. On a pu également avec ces formes de poutres réaliser un couvercle très plat par assemblage des éléments (17). Ce couvercle plat permet de diminuer le volume V. Le puisard central (2) est réalisé en tant que flotteur central (22) qui supporte les extrémités (21) de chaque élément (17) du couvercle. Sur chaque élément (17) du couvercle, on est venu fixer en (31) des flotteurs satellites (32). Il est à noter que chacun des flotteurs est indépendant et qu'ils ne constituent pas une surface de flottaison continue puisque l'eau peut par exemple s'écouler entre chaque flotteur dans le sens de la flèche 33. La disposition relative des flotteurs et leur conception permettent d'éviter une trop grande turbulence à la surface de l'eau (8) et l'on a ainsi par exemple réalisé de préférence des flotteurs (32) avec une zone immergée (34) mais également non immergée (35). Il est à noter en effet qu'une immersion trop importante des flotteurs (32) aurait pour conséquence de créer des turbulences et des vortex dans l'eau et donc de nuire comme on l'a vu à une bonne décantation. La hauteur (35) de la partie non immergée des flotteurs correspond sensiblement à la distance entre le galet (24) et la bande de roulement (15) de sécurité en vue d'encaisser les épaisseurs de neige ou des poussées dans le sens de la flèche P. On a réalisé de façon avantageuse des flotteurs (32) orientables autour de leur axe (31) pour régler i'accélération de l'eau en surface. La figure 2 montre un flotteur (32) avec des parties dissymétriques (36 et 37) permettant un réglage de l'orientation. Chaque élément de la couverture (17 et 20) est réalisé dans une charpente porteuse de préférence en lamellé collé. Entre chaque poutre (25 et 26) est disposé un revêtement textile sur toute la distance correspondant au diamètre du bassin. Ce revêtement pourra être réalisé dans un matériau textile ou synthétique, par exemple une toile qui a l'avantage d'être légère et résistante. Dans certaines application, la toile pourra aussi être imperméable. On notera que les éléments du couvercle, poutres et revêtement sont conçus pour donner satisfaction en tant que structure porteuse mais qu'ils doivent être assez légers pour ne pas freiner le mouvement du pont tournant dans le sens de la flèche (39). Les flotteurs (32) permettent de soutenir dans son ensemble différents éléments du couvercle en créant le moins de turbulence à la surface de l'eau et en permettant de diminuer au maximum le volume d'air pour les bassins de grandes dimensions. On pourra également mettre en place une toile tendue en une seule pièce sur l'ensemble des poutres secondaires et porteuses sur les 360" du couvercle, ce qui peut présenter un avantage dans certaines constructions pour obtenir un volume V assez hermétique. Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus, plus particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite diminuer les odeurs et traiter l'air entre la surface de l'eau et le couvercle, comprenant A. une cuve de décantation (I) avec - un puisard central (2) fixe dans lequel est admis l'eau à traiter, - un voile périphérique circulaire (6) autour du puisard central (2), - une pente (10) entre le puisard (2) et le voile (6) constituant le fond du bassin en forme de tronc de cône, - des moyens pour récupérer les résidus solides décantés à la base du puisard central (2), - des moyens pour récupérer les eaux décantées au niveau du voile périphérique (6), B.Un pont tournant solidarisé sur le puisard central (2) et qui repose sur le voile périphérique (6) au moyen de roulements qui permettent le déplacement du pont à vitesse lente, caractérisé par le fait qu'il présente C. une couverture (18) de la cuve mobile avec le pont réalisée à partir d'une multitude d'éléments radiaux (17, 20) prenant chacun appui d'une part sur le flotteur central (22) du puisard (2) et d'autre part sur le flotteur, D. chaque élément (17) de la couverture est réalisé dans une structure porteuse en lamellé collé sur laquelle est disposé un flotteur satellite (32) partiellement immergé dans l'eau à traiter afin de soutenir l'ensemble du couvercle et de soulager les roulements (15) du voile périphérique (6), afin de réduire le volume d'air vicié entre la surface de l'eau et les éléments du couvercle pour le désodoriser en permanence. 2. Bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus, plus particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite diminuer les odeurs et traiter l'air entre la surface de l'eau et le couvercle, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les flotteurs (32) ont une angulation variable constituée par les côtés asymétriques (36 et 37). 3. Bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus, plus particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite diminuer les odeurs et traiter l'air entre la surface de l'eau et le couvercle, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les flotteurs (32) sont orientables. 4. Bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus, plus particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite diminuer les odeurs et traiter l'air entre la surface de l'eau et le couvercle, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque élément (17) du couvercle (18) est réalisé à partir de deux poutres porteuses (25, 26) et d'une poutre secondaire (27) sur la moitié du diamètre du bassin, un revêtement textile imperméable étant solidarisé sur chaque élément. 5. Bassin de décantation de grand diamètre destiné au traitement des eaux résiduaires chargées, susceptible de séparer par gravité l'eau et les résidus, plus particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite diminuer les odeurs et traiter l'air entre la surface de l'eau et le couvercle, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la toile est tendue en une seule pièce au-dessus.