Brevet FR2749840A1 — publié le 19971219

"Station d'épuration des eaux usées." Il s'avère qu'à côté des grandes stations d'épuration alimentées en effluent à traiter par des réseaux de collecteurs importants et destinées principalement aux grands centres urbains, il existe un besoin de petites installations montables rapidement sur site et n'impliquant pas des travaux de montage et d'entretien importants. On souhaiterait donc disposer d'installations de ce type partout où le raccordement à un réseau d'égoûts alimentant une station urbaine n'est pas possible et ceci pour des particuliers, des petites agglomérations, des campings, des centres d'hébergement, des bureaux, des petites industries, etc... I1 est important dans ce cas que I'installation de traitement soit simple et ne nécessite pas d'entretien régulier, à l'exception de quelques vérifications périodiques. I1 est également important que l'intégration dans le paysage soit aussi discrète que possible et meme non apparente. La présente invention a pour but de proposer une installation d'épuration des eaux usées, qui est en mesure de satisfaire aux exigences qui viennent d'étire énoncées. Pour atteindre ce but, selon l'invention, une station d'épuration comprend une installation qui est caractérisée par la combinaison d'un bassin à lit fixe submergé aéré pour obtenir une dégradation aérobie et d'un bassin à boues activées en aération prolongée pour la finition du traitement et la stabilisation des boues dans le procédé épuratoire. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation peut comporter une section de dénitrification. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de circulation et de transfert des fluides à l'intérieur de l'installation sont constitués de dispositifs à pompe à émulsion avantageusement à air comprimé. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre fait en : référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 montre sous forme d'un schéma le principe de la structure d'une station d'épuration selon la présente invention; - la figure 2 est une vue de dessus schématique d'une réalisation avantageuse d'une station d'épuration selon la figure 1; - la figure 3 montre de façon schématique une station d'épuration selon la figure 1, mais équipée, supplémentairement, de moyens de dénitrification. L'installation d'une station d'épuration selon l'invention est constituée d'un bloc épuratoire s'intégrant dans une cuve de réception étanche rectangulaire, carrée, circulaire ou hexagonale. Sur la figure 1, la cuve comprend, montés en série, un décanteur primaire 1, un bassin à lit bactérien 2 appelé lit fixe, immergé, aéré pour assurer la dégradation aérobie par le dispositif de lit bactérien, un bassin à boues activées aérobie 3, pourvu d'un étage à aération prolongée et d'un décanteur secondaire 4, et un compartiment de stockage des boues 5. Le bassin à lit fixe 2 communique avec le décanteur primaire par débordement 6. Comme le montre la figure, le lit fixe indiqué en 7 du bassin 2 comprend un agencement de tubes verticaux 8 fixes servant de support à la biomasse et, intégrés à cet agencement, plusieurs dispositifs formant pompe à émulsion à air comprimé 9. Chaque dispositif 9 comprend un tube vertical 10 et un conduit 1 1 débouchant dans la partie inférieure du tube 10 et relié à une source d'air comprimé 12 par l'intermédiaire d'une vanne 13. Au dessus de l'extrémité supérieure de chaque tube 10 est disposée une plaque brise jet 14. Comme le montre la figure, par des lignes interrompues, les dispositifs de pompe à émulsion 9 servent à aérer les effluents par projections de ceux-ci sur les plaques 14 et assurent ainsi la circulation des effluents à travers le lit bactérien fixe 7. Le liquide traité dans ce bassin à lit fixe passe par l'intermédiaire d'un conduit de liaison 16 dans l'étage de finition 3,. Dans cet étage, la biomasse en suspension (boues activées) achève I'élimination de la pollution organique par les bactéries en suspension et assure la minéralisation et la stabilisation des boues détachées du lit fixe dans le bassin 2. L'oxygène est introduit dans ce bassin par un dispositif à diiiuseurs de fines bulles 17, également alimenté par la source d'air comprimé 12. Cette aération sert en même temps à la mise en suspension et au brassage du liquide mixte. Ce dernier transite alors au travers d'une lunette 18, comme l'indique la ligne fléchée, qui est ouverte sur toute la largeur du bassin dans une zone de tranquillisation constituant le décanteur secondaire 4. La lunette est formée par deux parois inclinées parallèles 19, 20 et qui s'étendent sur toute la largeur du bassin comme cela est visible sur la figure 2. Dans ce décanteur secondaire 4 s'opère la séparation entre la biomasse épuratoire et l'eau épurée par simple décantation statique. Les eaux surnageantes épurées sont écumées par une lame siphoïde 22, reprises par une goulotte de débordement 23 et évacuées hors de la station. Les boues décantées sont, soit recyclées vers la partie aérobie 3, soit extraites du système épuratoire et transférées vers le compartiment de stockage des boues 5. La recirculation des boues dans la partie aérobie se fait par aspiration de celles-ci au fond du décanteur secondaire 4 par l'insufflation d'air par l'intermédiaire d'une conduite 28 entre la paroi 20 et une paroi supplémentaire parallèle 30 s'étendant jusqu'au fond du bassin. L'insufflation d'air avec les deux parois crée un effet d'aspiration sur toute la largeur du décanteur secondaire. Cette aspiration a pour effets secondaires d'accèlérer la décantation des boues et de créer un effet de brassage au sein du liquide contenu dans le bassin d'aération. L'extraction de boues en excès et leur transfert dans le compartiment 5 est effectué à l'aide d'un dispositif de pompe à émulsion à air comprimé comprenant un tube transporteur 25 et d'un conduit 26 relié à la source d'air comprimé 12 et débouchant dans la partie inférieure du tube 25. L'injection d'air peut être automatisée par l'installation d'une électrovanne 31 dans le conduit d'alimentation en air comprimé 26. Les boues en excès déposées dans le stockage de boues 5 décanteur secondaire sont enlevées périodiquement pour l'utilisation extérieure. La figure 2 illustre en une vue de dessus de façon générale la structure d'une station d'épuration selon l'invention et montre particulièrement un mode de réalisation très avantageux sous forme d'un ensemble compact s'intégrant dans une paroi extérieure cylindrique circulaire 32. Dans cet ensemble compact, le bassin d'aérobie 3 avec le décanteur secondaire 4 et le bassin à lit fixe 2 sont juxtaposés comme dans le cas de la figure 1 tandis que le décanteur primaire 1 et le compartiment de stockage des boues 5 sont montés dans les segments de cercles situés au-dessus et en-dessous de la partie centrale. L'écoulement du liquide à travers cette installation de structure compacte est indiqué par des ligues fléchées, en correspondance avec la figure 1. La figure 3 montre une installation du type de celle représentée sur la figure 1, mais pourvue d'un étage de dénitrification. Dans cette installation, à la sortie du bassin à lit bactérien immergé 2, l'effluent est amené par un conduit 35 dans une partie anoxique 36 dans laquelle s'effectue la dénitrification. Ensuite l'effluent est évacué à travers un conduit 37 dans la partie à boues activées 3'qui comporte les dispositifs diffuseurs de fines bulles 17. A la différence de la figure 1, les boues ne sont plus recirculées du décanteur secondaire 4 dans la partie de finition aérobie 3', mais dans la partie d'anoxie 36, à travers un passage formé entre les parois parallèles inclinées 39, 40 par insufflation d'air amené à travers un conduit 42 relié à la source d'air comprimé 12. Une vanne 43 est montée dans ce conduit. L'étage de dénitrification 36, l'étage à boues activées 3' et le décanteur secondaire 4 sont logés dans le bassin 3.La circulation du liquide du bassin 3 est indiquée par des lignes fléchées.ll est encore à noter que le compartiment de stockage 5 comprend un trop-plein de débordement 42 (figure 3) des eaux surnageantes vers le bassin 3. Il ressort de la description qui précède, que l'invention propose en effet une station d'épuration qui assure, dans un assemblage extrêmement compact d'un lit bactérien immergé aéré avec un système à boues activées aérées, un rendement épuratoire élevé, permettant l'obtention de boues minéralisées utilisables directement en agnculture sans traitement complémentaire. L'invention permet aussi lors du décrochage de boues dans le bassin à lit fixe d'achever la minéralisation de celles-ci dans le bassin à aération prolongée. D'autre part, les fonctions de décantation et de circulation des liquides dans ensemble de l'installation sont assurées par simple insufflation d'air surpressé. Par conséquent l'invention permet d'éviter l'utilisation de dispositifs mécaniques spécifiques à pièces mobiles. L'invention se distingue des techniques classiques à boues activées notamment par le fait qu'elle utilise des volumes de bassin aéré beaucoup moins importants, et des techniques sur lits bactériens par le fait que les boues produites sont bien minéralisées et ne necessitent pas de traitement complémentaire. REVENDICATIONS 1. Station d'épuration des eaux usées comprenant une installation qui est la combinaison d'un bassin à lit bactérien (2) immergé aéré pour obtenir une dégradation aérobie et d'un bassin (3) à boues activées en aération prolongée pour la finition du traitement et la stabilisation des boues dans la procédure épuratoire et dans laquelle les moyens de circulation et de transport des fluides à l'intérieur de l'installation se font à l'aide de dispositifs à pompe à émulsion, de préférence à air comprimé (10, 11, 28), caractérisée en ce que le lit bactérien prévu dans le bassin (2) comprend un agencement de tubes verticaux de circulation et de support à la biomasse et en ce que les dispositifs à pompe à émulsion se présentent sous la forme d'un tube (10) dans la partie inférieure duquel débouche un conduite (11) relié à une source de préférence d'air comprimé (12) au-dessus de l'extrémité supérieure duquel est disposé une plaque brise jet (14) servant de moyen d'aération par projection sur elle du jet de liquide ayant traversé le tube (10). 2. Station d'épuration selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un décanteur statique (4) accomplissant la séparation entre la biomasse épuratoire et l'eau épurée par décantation statique est associé à l'étage à aération prolongée (2') des boues activées. 3.Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le décanteur statique (4) communique avec l'étage à aération prolongée (3') à travers un passage de réception du liquide de l'étage (3') et un passage de recirculation des boues (20, 30) vers l'étage à aération prolongée (3'), sous effet d'un dispositif à insufflation d'air (28) prévu dans ce passage et constituant en plus un moyen pour améliorer les performances de décantation et de séparation dans le décanteur (4). 4. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étage à aération prolongée (3') et le décanteur statique (4) sont disposés dans la bassin à boues activées (3) et les passages d'entrée et de sortie de l'étage décanteur (4) sont formés par des parois inclinées parallèles (19, 20, 30) s'étendant sut toute la largeur du bassin (3). 5. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étage décanteur (4) comprend un dispositif d'extraction des boues en excès, formé avantageusement par un dispositif à pompe à émulsion à air comprimé (25, 26). 6. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étage décanteur (4) comprend un dispositif à lame siphoïde (22) et à goulotte de débordement (23) pour évacuation de l'eau épurée. 7. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étage à aération prolongée (3') comprend un dispositif à diffuseurs de fines bulles (17). 8. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un étage de dénitrification (36) interposé entre le bassin à lit bactérien (2) et l'étage (3') où a lieu l'aération prolongée pour la finition du traitement et la stabilisation des boues. 9. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étage de dénitrification (36) est également prévu dans le bassin à boues activées (3). 10. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le passage de recirculation des boues décantées dans l'étage décanteur (4) va vers l'étage de dénitrification (36) et en plus de la recirculation assure le brassage de la liqueur mixte de ce dernier. 11. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un décanteur primaire (1) et un compartiment de stockage des boues sont prévus respectivement en amont et en aval du bassin à lit bactérien (2) et à boues activées (3) 12. Station d'épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le décanteur primaire, les bassins à lit bactérien (2) et à boues activées (3) et le compartiment de stockage (5) sont intégrés dans une cuve étanche de forme rectangulaire, carrée, circulaire ou analogue.