Brevet FR2748741A1 — publié le 19971121

L'objet de la présente invention est un bassin de traitement des eaux résiduaires ou des effluents industriels, notamment en vue d'une épuration par différents procédés physico-chimiques tels que la décantation gravitaire. Ce bassin de traitement des eaux ou des effluents est équipé d'un couvercle et trouvera principalement son application dans les stations d'épuration d'eau. Il sera particulièrement utilisable lorsque l'on souhaitera limiter le volume d'air vicié entre la surface de l'eau et le couvercle. Il pourra être utilisé pour mettre en oeuvre un traitement des eaux ou des effluents suivant différents procédés physico-chimiques, tels que la décantation, l'émulsion, la fluidisation ou la réaction chimique. L'invention pourra également être employée pour couvrir des cuves de stockage de produits en vrac et notamment des cuves de stockage d'hydrocarbures. L'utilisation importante de l'eau, notamment dans l'industrie et dans l'agriculture, nécessite des installations capables d'épurer de grandes quantités d'eaux résiduaires quelquefois très chargées. Le moyen le plus couramment utilisé est la décantation qui permet de séparer les résidus solides de l'eau par gravité. La décantation se fait actuellement dans de grandes cuves pouvant atteindre 80 mètres de diamètre étant donné les volumes d'eau importants à traiter. Ces cuves de grande diamètre sont souvent en béton et elles possèdent des moyens, généralement un puisard central pour amener les eaux résiduaires dans leur volume intérieur où la décantation des résidus solides se produit et entraîne la formation d'un dépôt boueux dans le fond de la cuve. Un pont tournant à faible vitesse autour du puisard central est généralement employé pour racler le fond et évacuer la boue le plus souvent vers le centre de la cuve. Le fond de la cuve présente couramment une pente pour faciliter l'évacuation. Ce dispositif rotatif permet aussi de créer un courant d'eau centrifuge qui entraîne progressivement et lentement les eaux décantées vers la périphérie de la cuve pour les y récupérer. Les bassins de décantation fonctionnant de cette manière donnent actuellement satisfaction en matière d'épuration des eaux résiduaires. Néanmoins, l'utilisation de ces installations provoque des dégagements de gaz et notamment de méthane, de vapeurs acides et d'anhydride sulfureux à la surface de l'eau. Ces dégagements de gaz sont particulièrement gênants pour l'homme et pour le matériel parce qu'ils sont mal odorants, corrosifs et nocifs. C'est pourquoi il est de plus en plus nécessaire de couvrir les bassins de décantation afin de ne pas répandre ces gaz dans l'atmosphère et les traiter. Les couvercles actuels sont souvent des bulles fixées sur la périphérie des cuves. Le béton est rarement utilisé pour fabriquer ces bulles car la structure serait trop lourde et d'une durée de vie limitée du fait de la sensibilité du béton à la corrosion. Les matériaux composites sont souvent employés car ils sont plus légers. Ces bulles en composite ont l'inconvénient d'enfermer un grand volume d'air vicié entre la surface de l'eau et leur paroi intérieure. On ne peut en effet réaliser des profils de bulles proches de l'horizontale car ces profils sont défavorables à la bonne résistance mécanique des structures en matériau composite. Ces structures travaillant mieux en traction - compression dans le sens des fibres, elles nécessitent des rayons de courbure assez importants. C'est pourquoi il est courant de réaliser des bulles en matériau composite d'une hauteur de 10 mètres pour couvrir des cuves de 30 mètres de diamètre. Les grands volumes d'air contenus dans ces bulles sont très coûteux à traiter car ils nécessitent des installations de traitement des gaz de grandes dimensions. Etant donné les volumes à traiter, ces installations sont en effet actuellement très importantes. Leur fonctionnement est donc coûteux d'autant plus qu'il est habituel de renouveler le volume d'air contenu dans la bulle jusqu'à trois fois par heure. Outre leur volume élevé, les bulles ont l'inconvénient de présenter une grande surface extérieure inaccessible au personnel d'entretien et d'exploitation car elles sont très hautes et très pentues. L'entretien est donc difficile et il n'est pas possible d'installer la motorisation du pont tournant sur le couvercle. Celle-ci doit être prévue dans le volume intérieur. Les dégagements gazeux étant souvent explosifs, par exemple de par la présence de méthane, un inconvénient supplémentaire est qu'il faut prévoir un dispositif de motorisation du pont tournant particulier et coûteux, qui assure une entière sécurité vis-à-vis des risques de déflagration. Un autre inconvénient des couvercles actuels est qu'ils imposent une poussée horizontale importante aux parois des cuves, généralement réalisées en maçonnerie. En effet, les structures actuelles des couvercles qui sont posées sur les cuves ne permettent pas de supporter de façon autonome les charges horizontales pouvant être générées par le vent ou la neige. Cet inconvénient est d'autant plus important que les couvercles actuels sont hauts et présentent une forte prise au vent. Leur forme géométrique n'est pas non plus favorable à la règle esthétique qui tend à fondre les installations de process industriel dans un cadre naturel attrayant et de faible hauteur. L invention ici décrite vise à remédier à ces inconvénients en présentant notamment un couvercle particulièrement avantageux. Un des premiers buts de l'invention est de réaliser un bassin de traitement avec un couvercle permettant une bonne épuration des eaux résiduaires et des effluents tout en limitant le volume d'air vicié entre le couvercle et la surface de l'eau. Pour ce faire, le bassin de traitement équipé du couvercle ici présenté effectue une bonne épuration des eaux résiduaires ou effluents en utilisant un couvercle plat et proche de la surface de l'eau. Ce couvercle a l'avantage de réduire le volume d'air vicié enfermé et de restreindre la taille des installations nécessaires au traitement de cet air qui est souvent explosif ou corrosif. Un autre but est de réaliser un bassin de traitement dont le couvercle repose sur la cuve sans lui transmettre d'effort horizontal. Ce couvercle possède pour ce faire une structure qui reprend entièrement la poussée horizontale provoquée notamment par le vent et la neige. En conséquence, ce couvercle a l'avantage d'être facilement adaptable à de nombreuses cuves sans nécessiter que les parois des cuves soient conçues pour supporter des charges horizontales. Cet avantage est d'autant plus appréciable que les cuves sont souvent en béton et qu'elles ont de ce fait une médiocre résistance mécanique aux charges latérales. Un autre but du bassin de traitement avec un couvercle selon l'invention est d'être facilement accessible par le dessus du couvercle pour faciliter l'entretien. Un autre but est de permettre l'installation d'une motorisation de pont tournant sur le dessus du couvercle et donc en dehors des gaz explosifs ou corrosifs. Pour réaliser les deux buts précédents, l'invention a pour avantage de comporter un couvercle très plat donc facilement accessible sur lequel l'installation d'une motorisation est tout à fait envisageable. La présente invention a aussi pour objet de réaliser un bassin de traitement dont la couverture est légère et résistante à la corrosion. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description suivante qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne un bassin de traitement des eaux résiduaires ou des effluents industriels, notamment en vue d'une épuration par différents procédés physico-chimiques tels que la décantation gravitaire, avec un couvercle, particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite traiter le volume d'air vicié entre la surface de l'eau et le couvercle, comprenant notamment - une cuve de traitement dans laquelle sont admises les eaux résiduaires ou les effluents, - des moyens pour évacuer les résidus solides, - des moyens pour récupérer les eaux ou les effluents épurés sur la périphérie de la cuve, caractérisé par le fait qu'il présente un couvercle s'étendant sur toute la surface de la cuve et en appui sur sa périphérie constitué d'au moins - un entrait sensiblement horizontal à proximité de la surface de l'eau, - une poutre porteuse pour soutenir l'entrait et les différents éléments du couvercle s'appuyant sur des zones réservées de la périphérie de la cuve en lui transmettant une poussée verticale en dehors de toute poussée horizontale, - une couverture sensiblement plane placée sur l'entrait de façon à limiter le volume d'air contenu entre le couvercle et la surface de l'eau, permettant une bonne épuration des eaux résiduaires et des effluents tout en limitant le volume d'air vicié entre le couvercle et la surface de l'eau. La présente invention sera mieux comprise à la lecture des planches de dessins situées en annexe et comprenant les figures suivantes - la figure 1 présentant une vue en coupe partielle d'un mode particulier de réalisation du bassin de traitement selon l'invention, - la figure 2 illustrant une vue de dessus du couvercle selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la couverture n'étant pas représentée. La présente invention comprend une cuve de traitement (4) dans laquelle sont admises les eaux résiduaires ou les effluents (2). On pourra utiliser une cuve (4) de conception courante généralement en béton ou en maçonnerie et de diamètre important, le plus souvent entre 40 et 80 mètres. Il est connu de former une pente sur le fond de la cuve (4), lui conférant une forme en tronc de cône. Cette pente facilitera l'évacuation des résidus solides (8) comme illustré à la figure 1. Le bassin de traitement ici décrit possède aussi des moyens permettant d'amener les eaux résiduaires ou les effluents à traiter dans la cuve. Tout moyen connu pourra être utilisé et notamment un puisard central (5). Dans un mode particulier d'exécution, le puisard est réalisé au centre de la cuve (4) et est généralement en béton ou en maçonnerie. Il comprend un volume intérieur où sont admis les eaux résiduaires ou les effluents (2). A sa périphérie, il est connu de réaliser de nombreux orifices permettant l'écoulement de l'eau dans la cuve. Les flèches F représentées à la figure 1 illustrent l'écoulement lent évitant les turbulences de l'eau du puisard (5) vers la cuve (4). Une fois dans la cuve (4), les eaux résiduaires ou les effluents (2) décantent. Les eaux décantées sont récupérées sur la périphérie de la cuve. Tout moyen de récupération est utilisable. Néanmoins, il est courant de fixer une goulotte (6) telle que représentée à la figure 1 sur la périphérie de la cuve. La surface de l'eau vient affleurer l'extrémité (14) de la goulotte (6) et celle-ci récupère les eaux épurées par débordement. Le bassin de traitement objet de l'invention présente aussi des moyens d'évacuation des résidus solides. On pourra par exemple réaliser une goulotte centrale (7) sur le fond de la cuve comme illustré à la figure 1. Cette goulotte centrale (7) récupère les résidus solides (8) décantés sur le fond. Pour faciliter la récupération des résidus solides (8), on peut adjoindre aux moyens d'évacuation un pont tournant. Suivant l'invention, le pont tournant pourra être maintenu par le puisard central (5). I1 sera motorisé pour avancer à faible vitesse afin d'éviter les phénomènes de turbulences. Cette motorisation sera placée dans le volume intérieur du bassin de décantation ou préférentiellement sur le dessus du couvercle (1) afin d'éviter les risques de déflagration dûs aux dégagements gazeux et notamment de méthane. Pendant sa rotation, le pont tournant racle le fond de la cuve (4) pour entraîner les résidus solides (8) déposés vers la goulotte centrale (7). Si on utilise le bassin selon l'invention pour le stockage de produits en vrac, le pont tournant pourra servir de mélangeur et ne raclera alors pas le fond de la cuve. La cuve (4) et les différents moyens ainsi décrits permettent le stockage de produits ou l'épuration des eaux résiduaires et des effluents (2) dans de bonnes conditions suivant différentes étapes. Si on réalise un traitement par décantation, les eaux à traiter sont d'abord amenées dans le puisard central (5). Elles s'écoulent alors lentement dans la cuve (4) en passant par les orifices réalisés sur le pourtour du puisard central (5). La décantation se produit alors : les résidus solides (8) tombent par gravité dans le fond de la cuve (4). Le fond en pente permet le glissement des résidus solides (8) vers la goulotte centrale (7) qui les récupère. La récupération est facilitée par la rotation du pont tournant qui racle le fond de la cuve (4). Les eaux épurées sont disponibles vers la périphérie de la cuve de par un léger courant centrifuge créé par l'écoulement depuis le puisard central (5) et entretenu par la rotation du pont tournant. Elles sont récupérées par débordement dans la goulotte périphérique (6) aménagée sur le pourtour de la cuve dans la maçonnerie. La présente invention prévoit également un couvercle (1) qui permet de fermer le bassin de traitement. Ce couvercle (1) présente différents éléments. Un ou plusieurs entraits (9) sont placés sensiblement horizontalement à proximité de la surface de l'eau. Ils sont constitués par des éléments réalisables en différents matériaux et notamment en bois lamellé collé traité à coeur. Leur forme peut être variable mais sera préférentiellement sensiblement parallélépipédique. Chaque entrait (9) est soutenu par une poutre porteuse (10). Les poutres porteuses (10) sont en appui sur la périphérie de la cuve (4), préférentiellement dans des zones réservées. La figure 1 illustre le positionnement des entraits (9) et des poutres porteuses (10). Les extrémités de l'entrait (9) sont fixées par tout moyen d'encastrement sur les extrémités des poutres porteuses (10). Elles forment ainsi un ensemble qui peut dans un mode particulier de réalisation être constitué d'une seule pièce. Les poutres porteuses (10) pourront être de forme variable. Elles présenteront préférentiellement une section rectangulaire et un profil cintré. Elles sont réalisables en divers matériaux et notamment en béton armé ou en bois lamellé collé. Le nombre d'ensemble entrait (9)-poutre porteuse (10) et leurs dimensions ne sont pas limités mais ils seront préférentiellement réalisés pour s'adapter à la taille de la cuve (4) et aux charges à supporter. Les poutres porteuses (10) supportent la charge verticale de l'ensemble du couvercle (1) et la transmettent à la périphérie de la cuve (4) sur laquelle elles sont appuyées. C'est l'entrait (9) qui reprend les contraintes horizontales du couvercle (1) engendrées notamment par le vent et la neige. Par conséquent, aucun effort horizontal n'est transmis à la structure de la cuve (4) en maçonnerie puisque c'est l'entrait qui le supporte. Dans un mode particulier de réalisation, des tirants (11) sont fixés par l'une de leurs extrémités à l'entrait (9) et par l'autre à la poutre porteuse (10). Ils seront placés préférentiellement de façon verticale. Différentes réalisations sont possibles pour les tirants (11). On peut par exemple utiliser des câbles en acier inoxydable comme illustrés à la figure 1. Les tirants (11) permettent de transmettre à la poutre porteuse (10) les efforts appliqués à l'entrait (9). On dimensionnera donc préférentiellement les tirants (11) de façon à supporter ces efforts. Leur nombre n'est pas limité. Le couvercle (1) présente aussi une couverture (12) qui ferme le bassin de traitement. La couverture (12) pourra être en divers matériaux et notamment en polypropylène ou en textile. Elle pourra être réalisée en une ou plusieurs pièces. La couverture (12) est telle qu'elle s'étend sur toute la surface de la cuve (4). Sa forme et ses dimensions sont néanmoins variables. Elle sera préférentiellement sensiblement plane et horizontale de façon à limiter le volume d'air (3) contenu entre le couvercle (1) et la surface de l'eau. Il faut savoir en effet que l'air vicié (3) est renouvelé plusieurs fois par heure pour le traiter. Si le volume d'air (3) est faible, on réalise une économie importante. La couverture (12) est placée sur les entraits (9) à proximité de la surface de l'eau. Dans un mode particulier de réalisation, le couvercle (1) présente des pannes (13) illustrées à la figure 2 qui participent au support de la couverture (12). Les pannes (13) pourront être de formes et de dimensions variables. Elles pourront par exemple être constituées par des éléments de section rectangulaire. Différents matériaux sont utilisables pour les réaliser et notamment du bois lamellé collé traité à coeur. Suivant le mode particulier de réalisation présenté à la figure 2, les pannes (13) sont placées transversalement aux poutres porteuses (10). Elles sont supportées par les entraits (9) et leurs extrémités sont en contact avec la périphérie de la cuve (4). Le nombre de pannes (13) n'est pas limité mais sera néanmoins choisi pour faciliter la pose de la couverture (12) et pour permettre une bonne répartition des efforts appliqués par la couverture (12) aux pannes (13) et aux entraits (9). On réalise ainsi un couvercle (1) qui ferme le bassin de traitement en limitant le volume d'air (3) contenu entre le couvercle (1) et la surface de l'eau, et qui supporte les charges dues notamment au vent, à la neige ou au passage de personnels d'entretien et d'exploitation sur la couverture (12). Dans le mode particulier de réalisation où les poutres porteuses (10), les entraits (9) et les pannes (13) sont en bois lamellé collé traité à coeur, le couvercle (1) est particulièrement léger et résistant à la corrosion tout en conservant de bonnes caractéristiques de résistance mécanique. Le couvercle (1) selon l'invention est placé à proximité de la surface de l'eau et sa couverture (12) ferme le bassin de traitement. Le volume d'air (3) vicié enfermé entre le couvercle (1) et la surface de l'eau est donc restreint et son traitement est facilité. Les installations de traitement de l'air vicié (3) pourront donc être d'une taille limitée, ce qui rendra cette opération moins coûteuse et moins complexe à mettre en oeuvre. REVENDICATIONS 1. Bassin de traitement des eaux résiduaires ou des effluents industriels, notamment en vue d'une épuration par différents procédés physico-chimiques tels que la décantation gravitaire, avec un couvercle, particulièrement utilisable lorsque l'on souhaite traiter le volume d'air vicié entre la surface de l'eau et le couvercle, comprenant notamment - une cuve de traitement (4) dans laquelle sont admises les eaux résiduaires ou les effluents (2), - des moyens pour évacuer les résidus solides (8), - des moyens pour récupérer les eaux ou effluents épurés sur la périphérie de la cuve, caractérisé par le fait qu'il présente un couvercle (1) s'étendant sur toute la surface de la cuve (4) et en appui sur sa périphérie, constitué d'au moins - un entrait (9) sensiblement horizontal à proximité de la surface de l'eau, - une poutre porteuse (10) pour soutenir l'entrait (9) et les différents éléments du couvercle (1) s'appuyant sur des zones réservées de la périphérie de la cuve en lui transmettant une poussée verticale en dehors de toute poussée horizontale, - une couverture (12) sensiblement plane placée sur l'entrait (9) de façon à limiter le volume d'air contenu entre le couvercle et la surface de l'eau, permettant une bonne épuration des eaux résiduaires et des effluents tout en limitant le volume d'air vicié entre le couvercle et la surface de l'eau. 2. Bassin de traitement, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le couvercle (1) présente une ou plusieurs pannes (13) placées transversalement à l'entrait (9), supportées par celui-ci et sur lesquelles est fixée la couverture (12). 3. Bassin de traitement, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les entraits (9), les poutres porteuses (10) et les pannes (13) sont en matériau léger et notamment en bois lamellé collé ayant subi un traitement à coeur. 4. Bassin de traitement, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des tirants (11) reliant les entraits (9) et les poutres porteuses (10) permettant de transmettre aux poutres porteuses la charge engendrée par les différents éléments du couvercle. 5. Bassin de traitement, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens pour évacuer les résidus solides (8) et les moyens pour récupérer les eaux ou les effluents épurés (2) utilisent un pont tournant maintenu au centre de la cuve de traitement (4) et se déplaçant par rotation horizontale à l'intérieur de la cuve. 6. Bassin de traitement, selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le pont tournant est entraîné par un dispositif de motorisation placé sur le couvercle (1).