Brevet FR2796933A1 — publié le 20010202

La présente invention concerne un bloc de corps de lit fixe pour le traitement biologique des eaux résiduaires se composant de plusieurs éléments, en particulier de forme tubulaire, reliés entre eux, pouvant être traversés par le flux dans toutes les directions du système de coordonnées et réalisés en un matériau dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau. Un tel bloc de corps de lit fixe, appelé bloc dans la suite du texte, est connu depuis longtemps. Il sert de surface de développement pour les microorganismes dans une chambre biologique, le plus souvent aérée, d'une installation d'épuration. Plusieurs blocs sont rassemblés pour former un corps de lit fixe de la taille souhaitée. Dans ce contexte, on parle aussi d'un lit fixe entièrement traversé par le flux. Pour garantir ce "passage complet du flux" d'eau résiduaire à traiter ainsi que d'air (oxygène) amené le cas échéant, le bloc est constitué en règle générale d'éléments de forme tubulaire reliés entre eux et qui comportent de nombreuses ouvertures sur leur surface latérale. Des tubes avec une surface latérale à structure réticulée sont dans ce cas le plus souvent utilisés. Pour stimuler le développement souhaité de microorganismes, les tubes sont le plus souvent réalisés en matériau synthétique, par exemple en polyéthylène. Les tubes voisins sont reliés entre eux, par exemple par soudure. Les blocs de corps fixes ou les corps de lit fixe du genre mentionné ont fait leurs preuves de manière générale. Le fait que les blocs du commerce se composent d'un matériau, comme le polyéthylène mentionné, dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau, de telle sorte que les blocs, ou même l'ensemble du corps de lit fixe, tendent à surnager, constitue néanmoins un problème lié au procédé. Dans ce contexte, différentes propositions ont été faites pour maintenir les blocs au fond. Le document DE 43 36 787 Cl décrit une structure complexe en forme de cadre pour maintenir un corps de lit fixe en place. Le document DE 298 01 304 U1 indique qu'il est connu de placer en travers, au-dessus de la surface supérieure du corps de lit fixe, des poutrelles qui sont reliées du côté extérieur au moyen d'un cadre, qui est fixé à son tour par des dispositifs de maintien en position basse en forme de barres avec un appui pour le corps de lit fixe. L'inconvénient réside dans ce cas dans le fait que les poutrelles recouvrent une partie importante du côté frontal des blocs supérieurs. Pour cette raison, le modèle déposé mentionné propose de réaliser les dispositifs de maintien en position basse de manière à ce qu'ils s'appuient sur des côtés frontaux libres de blocs formant une partie supérieure du corps de lit fixe. Une proposition sensiblement identique est divulguée dans le document DE 298 12 564 U1. Pour cela on fait passer au travers du corps de lit fixe des barres qui dépassent aux extrémités du corps de lit fixe. Les barres sont ancrées sur l'appui pour le corps de lit fixe par l'intermédiaire de la partie dépassant vers le bas du corps de lit fixe. Sur leur partie dépassant vers le haut, au-dessus du corps de lit fixe, les barres sont équipées de disques ou analogues qui s'appuient sur des tubes voisins du bloc correspondant. Contrairement au mode de réalisation avec des poutrelles en appui mentionné en introduction, avec lesquelles le corps de lit fixe est poussé vers le bas, le corps de lit fixe est donc ici tiré vers le bas et est fixé de manière correspondante. L'inconvénient de ce mode de réalisation est que les dispositifs de maintien en position basse passent au travers du corps de lit fixe en exerçant ainsi une influence défavorable sur le libre passage du flux dans le corps de lit fixe. Si, comme ceci est proposé dans les modèles déposés mentionnés, le dispositif de maintien en position basse passe entre des tubes voisins au moyen de "coins", la section effective de ces "coins" est réduite de telle manière par le dispositif de maintien en position basse que des bourrages peuvent se produire dans cette partie du lit fixe du fait des microorganismes qui se développent (ce qu'il est convenu d'appeler le gazon biologique). La confection d'un tel corps de lit fixe est en outre difficile, et ceci en particulier à cause de l'ancrage absolument nécessaire des dispositifs de maintien en position basse en dessous du corps de lit fixe sur un appui correspondant. L'objet de l'invention est de proposer un bloc de corps de lit fixe ainsi qu'un corps de lit fixe correspondant qui, sans ancrage complexe, ne surnagent pas dans l'eau résiduaire, même en cas d'utilisation d'un matériau dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau. L'invention est basée sur le fait que cet objet peut être atteint d'une manière étonnement simple en réalisant, à côté d'éléments (conventionnels) ayant en particulier une forme tubulaire et réalisés en un matériau dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau, un bloc de corps de lit fixe avec au moins un élément additionnel, dont le poids spécifique est tel que le poids spécifique de l'ensemble du bloc soit plus élevé que le poids spécifique de l'eau. Ceci signifie en d'autres termes que l'effet qui, dans le cas du mode de réalisation connu mentionné en introduction, est obtenu par des poutrelles en appui, c'est-à-dire celui qui consiste à pousser le bloc de corps fixes vers le bas (en direction du fond d'une installation d'épuration) est obtenu selon l'invention par une configuration spécifique du bloc de corps fixes lui-même. On évite de ce fait non seulement la nécessité de mettre en place les poutrelles mentionnées, mais également l'utilisation d'un genre quelconque de dispositif de maintien en position basse qui doit être fixé sur l'appui pour le corps de lit fixe ou sur le fond de l'installation d'épuration. Les blocs de corps de lit fixe peuvent alors, sans qu'il ne soit nécessaire de prendre des mesures supplémentaires, être rassemblés en un corps de lit fixe, et ceci sans risque de remonter pour surnager en surface. Dans un premier mode de réalisation, il est proposé de configurer l'élément additionnel (cette notion comprenant aussi plusieurs éléments additionnels) sensiblement de la même manière que les autres éléments, chaque élément additionnel remplaçant un autre élément.Si les éléments se composent par exemple des tubes en matière synthétique tels que réticulés en polyéthylène mentionnés en introduction, l'élément additionnel peut par exemple se composer d'un tube métallique ayant une surface à structure réticulée ou une surface avec de nombreuses ouvertures. Du fait de son poids spécifique, le tube métallique est visiblement bien plus lourd que les tubes réticulés en matériau synthétique en rendant ainsi le bloc correspondant plus lourd, c'est à dire suffisamment lourd pour qu'il ne puisse plus surnager dans une eau résiduaire. Dans ce cas, la sélection du matériau pour l'élément additionnel ou du nombre d'éléments additionnels nécessaires a lieu conformément aux indications précédentes, c'est-à-dire en fonction du matériau des autres éléments et de la taille du bloc. Dans le cas le plus simple, l'élément additionnel mentionné remplace un élément correspondant (conventionnel). De cette manière, la conception et la géométrie du bloc ne changent pas. Seul un ou plusieurs éléments sont remplacés par un ou plusieurs éléments additionnels. Alors que les matériaux synthétiques, tels que le polyéthylène, sont particulièrement adaptés pour les éléments, l'élément additionnel peut être réalisé en un matériau métallique, tel que l'acier allié. Il est évident que la sélection du matériau pour l'élément additionnel a lieu dans ce cas parmi les groupes de matériaux qui, dans les eaux résiduaires d'une installation d'épuration, sont particulièrement résistants à la corrosion, mais qui favorisent par ailleurs aussi le développement souhaité des microorganismes. En variante, l'élément additionnel peut se composer d'un corps creux en matériau synthétique ou en métal qui est rempli, au moins partiellement, d'un matériau ayant un poids spécifique important. Un tel matériau de poids spécifique important peut par exemple être du béton. Le béton est dans ce cas protégé contre la corrosion par le matériau du corps creux environnant. Dans le but de réaliser une adaptation à certains régimes de fonctionnement du réacteur d'épuration, le matériau de poids spécifique important peut être modifié. Afin de ne pas nuire au passage complet du flux dans le lit fixe, le corps creux peut par exemple avoir une forme tubulaire, seule une ou plusieurs parties ayant une paroi fermée (ainsi qu'un fond et un dessus fermés) dans laquelle (lesquelles) se trouve le matériau d'un poids spécifique important, les autres parties ayant à aussi une surface latérale découpée. Sur l'ensemble du bloc de corps fixes, l'effet décrit, et en particulier une répartition uniforme du poids, est appuyé par le fait de disposer plusieurs éléments additionnels symétriquement les uns par rapport aux autres. Les éléments additionnels peuvent par exemple être dans ce cas disposés dans les zones des angles. Dans ce mode de réalisation, un bloc de corps fixes peut dans un premier temps être réalisé sensiblement d'une manière conventionnelle, seuls les quatre éléments se trouvant dans les coins (par exemple des tubes réticulés) n'étant pas mis en place. Les éléments additionnels mentionnés peuvent alors être facilement fixés aux emplacements correspondants, par exemple par collage, par agrafage ou analogue. Les éléments additionnels peuvent dans ce cas être reliés avec les éléments voisins d'une manière sensiblement similaire à celle employée pour les éléments eux-mêmes. Une autre possibilité consiste à accrocher l'élément additionnel dans un élément. A cet effet, l'élément additionnel est muni à son extrémité par exemple d'une (petite) bride circulaire qui repose sur des parties des bords supérieurs des éléments voisins (en particulier des tubes réticulés). Il est évident que, dans ce cas aussi, l'élément additionnel doit comporter une surface ouverte, pour garantir un passage complet du flux des eaux résiduaires dans toutes les directions du système de coordonnées. Comme cela a été mentionné en introduction, il est connu de rassembler plusieurs blocs, qui ont la plupart du temps la forme d'un carré, pour former un lit fixe complet (corps de lit fixe). Sur la base de la réalisation d'un bloc de corps de lit fixe telle qu'elle a été décrite, il est par principe suffisant de placer les blocs les uns à côté des autres ou les uns sur les autres. Il est néanmoins avantageux de relier également entre eux les blocs, en particulier les blocs qui sont placés les uns sur les autres, de manière à éviter un déplacement horizontal d'un bloc par rapport au bloc voisin. Un mode de réalisation, dans lequel l'élément additionnel dépasse les autres éléments vers le bas, tient compte de cet objet. De cette manière, l'élément additionnel du bloc correspondant peut pénétrer dans un bloc disposé en dessous. Pour cela, la partie en dépassement de l'élément additionnel est par exemple réalisée avec une section qui est plus petite que la section de l'élément (ou de l'élément additionnel) dans lequel l'élément additionnel doit être placé. Une autre possibilité consiste à disposer l'élément ou l'élément additionnel correspondant du bloc se trouvant en dessous en ménageant un espacement par rapport à la surface frontale supérieure du bloc, un espace correspondant servant à recevoir l'embout en dépassement de l'élément additionnel mentionné étant ainsi disponible. Dans un autre mode de réalisation, au moins trois éléments additionnels, qui dépassent les éléments vers le bas, sont prévus. Dans ce cas, les parties des éléments additionnels qui dépassent peuvent remplir la fonction d'"appuis". Dans l'utilisation mentionnée, ce mode de réalisation concerne alors des blocs situés dans la couche inférieure d'un corps de lit fixe. Les parties des éléments additionnels qui dépassent vers le bas peuvent alors être placées sur le fond ou sur un appui de l'installation d'épuration, le dépassement des éléments additionnels pouvant être choisi de telle manière que des installations d'aération correspondantes puissent être installées dans l'espace libre correspondant. La stabilité peut être augmentée, si les parties libres en dépassement des éléments additionnels sont munies d'un pied d'appui. C'est en particulier lorsque les éléments additionnels sont accrochés dans un élément qu'ils peuvent être équipés d'une bride se plaçant en dessous des éléments voisins, en garantissant ainsi un positionnement sûr dans le bloc. Les éléments additionnels, en particulier lorsqu'ils sont réalisés en un matériau métallique, peuvent être munis d'un crochet de transport à leur extrémité supérieure libre. Dans ce cas, un bloc correspondant ou un corps de lit fixe déjà confectionné au préalable peut être mis en place dans une station d'épuration ou sorti de celle-ci à l'aide d'une grue. Selon la configuration des blocs, il peut être suffisant de former seulement la couche supérieure d'un corps de lit fixe avec des blocs de corps de lit fixe du genre mentionné. I1 faut alors s'assurer que l'augmentation de poids due aux éléments additionnels est telle qu'elle puisse aussi s'opposer de manière sûre à la poussée verticale exercée par les blocs disposés en dessous. Les blocs d'un corps de lit fixe peuvent aussi être reliés entre eux d'une manière différente de celle décrite précédemment, par exemple à l'aide d'agrafes ou analogues, y compris pour éviter un déplacement horizontal. L'avantage particulier de l'invention réside dans le fait que, pour un positionnement sûr d'un corps de lit fixe dans une station d'épuration, aucun travail spécifique de montage n'est nécessaire et que l'on évite en particulier la mise en place de dispositifs de maintien en position basse ou d'éléments d'appui. Cela réduit non seulement le temps de montage mais diminue aussi considérablement les coûts. Ci-dessous, l'invention est expliquée plus en détail sur la base de plusieurs exemples de réalisation. Les figures montrent en représentation schématique: Fig. 1 une vue en plan d'un premier mode de réalisation d'un bloc de corps de lit fixe, Fig. 2 une vue en plan d'un deuxième mode de réalisation d'un bloc de corps de lit fixe, Fig. 3 une vue en perspective partiellement découpée d'un corps de lit fixe composé de deux blocs de corps de lit fixe. Les composants similaires ou d'aspect similaire sont représentés dans les figures avec les mêmes chiffres de référence. La figure 1 montre une vue en plan d'un bloc de corps de lit fixe selon l'invention qui porte le chiffre de référence 10. Le bloc 10 se compose de dix fois dix éléments de forme tubulaire 12 ou éléments additionnels de forme tubulaire 14 qui se complètent dans la vue en plan pour former une surface de base approximativement carrée en donnant au bloc 10 une forme d'ensemble parallélépipédique. Le bloc 10 représenté dans la figure 1 comprend au total quatre éléments additionnels 14, qui sont disposés dans les " angles " du parallélépipède. Ces éléments additionnels 14 sont réalisés en acier allié et leurs surfaces latérales comprennent de nombreuses découpes (ouvertures). Les autres éléments de forme tubulaire 12, au nombre de 96, sont réalisés en polyéthylène et comportent une surface latérale réticulée (connue en soi) avec de nombreuses découpes (ouvertures). Alors que les éléments de forme tubulaire 12 sont, au moins partiellement, soudés le long de leurs points de contact, les points de contact des éléments additionnels 14 avec les éléments de forme tubulaire voisins 12 sont collés avec ceux-ci. Du fait de l'intégration de quatre éléments additionnels (lourds) 14, le bloc 10 a un poids spécifique total qui est supérieur au poids spécifique de l'eau (eau résiduaire). Il est également possible, dans le cadre de l'invention, de disposer plus ou moins quatre éléments additionnels 14 à l'intérieur du bloc 10 ou de prévoir les éléments additionnels 14 à d'autres endroits qu'aux zones d'angles du bloc 10 représentés. De même, le bloc peut avoir une géométrie autre que la géométrie d'ensemble parallélépipédique représentée. La figure 2 en montre un exemple. Le bloc 10 selon la figure 2 se compose d'un grand nombre d'éléments de forme tubulaire 12 analogues à ceux de la figure 1 qui, comme dans le cas de la figure 1, comprennent une surface latérale à structure réticulée et qui sont soudés entre eux de manière à continuer de garantir un passage complet du flux dans le bloc. Dans ce cas, les éléments de forme tubulaire 12 se complètent de manière à ce que le bloc 10 forme une surface périphérique cylindrique. Dans l'élément de forme tubulaire 12, au centre du bloc 10, qui s'étend en direction coaxiale par rapport à l'axe longitudinal central du bloc 10, est accroché un élément additionnel 14 en acier allié qui, comme l'élément additionnel 14 selon la figure 1, comprend une surface latérale munie d'un grand nombre de découpes (ouvertures), de telle sorte que l'élément additionnel 14 présente sensiblement un aspect analogue à celui des tubes réticulés 12. De manière analogue à ce qui est représenté dans la figure 3, l'élément additionnel 14 selon la figure 2 comprend à son extrémité supérieure libre une bride 14f, qui dépasse en direction radiale et qui repose sur des parties supérieures de surfaces frontales d'éléments de forme tubulaire voisins 12, en étant ainsi maintenu dans l'élément de forme tubulaire correspondant 12. Dans ce cas également, le poids spécifique du bloc 10 est dans l'ensemble plus important que le poids spécifique de l'eau. Dans la mesure o le bloc 10 est utilisé dans un réacteur, qui est muni en dessous du bloc 10 de dispositifs d'aération créant un flux d'air particulièrement intense, il peut devenir nécessaire de disposer d'autres éléments additionnels 14 à d'autres endroits du bloc 10 (par exemple en les accrochant également) pour augmenter le poids du bloc 10 dans l'ensemble. Il peut être prévu en variante de munir l'élément additionnel 14 selon la figure 2, le long de son extension longitudinale, de zones fermées sur leur pourtour ainsi qu'au fond et à la partie supérieure et qui sont remplies d'un matériau d'un poids spécifique particulièrement élevé, par exemple du béton. Pour garantir néanmoins le passage complet du flux dans le bloc 10, il faut d'une part que les zones correspondantes soient relativement petites et d'autre part que les parties de parois de l'élément additionnel 14 se trouvant entres les zones comprennent un nombre inchangé de découpes (ouvertures) mentionnées. Il est évident que les modes de réalisation selon les figures 1 et 2 peuvent aussi être combinés entre eux. La figure 3 montre une vue en perspective d'un corps de lit fixe 20 se composant de deux blocs de corps de lit fixe 10.1, 10.2, le corps de lit fixe 20 ne comportant que deux blocs 10.1 et 10.2 pour des raisons de clarté. Dans la pratique, le corps de lit fixe 20 se compose de beaucoup plus de blocs, par exemple trois, quatre ou cinq couches superposées de respectivement cinq à dix blocs 10. L'élément de forme tubulaire avant droit 12 de la figure 3 est représenté avec sa surface latérale à structure réticulée 12m. Les autres éléments de forme tubulaire 12 sont configurés d'une manière correspondante et sont aussi soudés entre eux, au moins à leurs extrémités. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, un élément de forme tubulaire 12, disposé approximativement au centre, est remplacé par un élément additionnel 14 qui comprend aussi une surface latérale découpée (non représentée). L'élément additionnel 14 est accroché librement dans le bloc 10, étant muni pour cela, comme dans le cas de la figure 2, d'une bride supérieure 14f qui repose sur les bords des éléments de forme tubulaires voisins 12. Une partie 14o de l'élément additionnel 14, dépassant vers le haut audessus de la bride 14f, est muni d'un trou horizontal 18, qui sert à recevoir un crochet de levage, pour pouvoir placer l'élément additionnel et/ou le bloc 10.1 correspondant et/ou le corps de lit fixe 20 correspondant dans la position souhaitée ou pour l'extraire d'une position déterminée. L'élément additionnel 14 selon la figure 3 dépasse du corps de lit fixe 20 vers le bas (partie 14u). La partie 14u a une longueur telle que son extrémité inférieure 14ue peut être placée sur le fond d'une station d'épuration ou sur un appui d'une station d'épuration, en servant ainsi en même temps de point d'appui (pied) pour le corps de lit fixe 20. Pour fixer le corps de lit fixe 20, la partie inférieure 14u de l'élément additionnel 14 est munie d'un filetage extérieur sur lequel peut être vissé un écrou 22, et ceci jusqu'à ce que l'écrou 22 soit en contact avec la partie inférieure 20u du corps de lit fixe 20, c'est-à-dire de préférence de manière analogue à la bride 14f, sur des parties d'éléments de forme tubulaire voisins 12. De cette manière, les blocs 10.1, 10.2 sont fixés l'un contre l'autre pour former le corps de lit fixe 20. Pour garantir une confection sure du corps de lit fixe 20, on dispose dans la pratique de manière analogue d'au moins trois, de préférence plus de trois des éléments additionnels 14 mentionnés, ce qui permet d'obtenir au total au moins trois "pieds d'appui" pour le corps de lit fixe 20. Des dispositifs d'aération, qui procurent une arrivée d'air par le côté inférieur du corps de lit fixe , peuvent être placés dans l'intervalle entre l'extrémité inférieure 14ue de la partie inférieure 14u de l'élément additionnel 14 et le côté inférieur 20u du corps de lit fixe 20. L'air s'écoule alors comme l'eau résiduaire à travers le corps de lit fixe 20, l'eau et l'air pouvant traverser le corps de lit fixe 20 dans toutes les directions du système de coordonnées. REVENDICATIONS 1. Bloc de corps de lit fixe pour le traitement biologique des eaux résiduaires se composant de plusieurs éléments (12), en particulier de forme tubulaire, reliés entre eux, pouvant être traversés par le flux dans toutes les directions du système de coordonnées et réalisés en un matériau dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau, caractérisé par au moins un élément additionnel (14) avec un poids spécifique tel que le poids spécifique de l'ensemble du bloc de corps fixes est situé au-dessus du poids spécifique de l'eau. 2. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) est réalisé de manière identique aux autres éléments (12). 3. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel chaque élément additionnel (14) remplace un élément (12). 4. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel les éléments (12) sont réalisés principalement en matériau synthétique. 5. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel les éléments (12) sont réalisés en polyéthylène. 6. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) se compose d'un matériau métallique. 7. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) est réalisé en acier allié. 8. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) se compose d'un corps creux en matériau synthétique ou en métal qui est rempli, au moins partiellement, d'un matériau ayant un poids spécifique important. 9. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel plusieurs éléments additionnels (14) sont disposés symétriquement les uns par rapport aux autres. 10. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 9, dans lequel les éléments additionnels (14) sont disposés dans des zones d'angles. 11. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) est accroché dans un élément (12). 12. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) dépasse les éléments (12) vers le bas. 13. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 12, dans lequel au moins trois éléments additionnels (14), qui dépassent les éléments (12) vers le bas, sont prévus. 14. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 13, dans lequel les éléments additionnels (14) comprennent respectivement un pied d'appui à leur extrémité libre qui dépasse au-dessus des éléments (12). 15. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 12, dans lequel l'élément additionnel (14) est muni d'une bride (22) passant en dessous des éléments voisins (12). 16. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel l'élément additionnel (14) comprend un dispositif de transport (14o/18) à son extrémité libre supérieure. 17. Bloc de corps de lit fixe selon la revendication 1, dans lequel les éléments (12) et/ou les éléments additionnels (14) comprennent une surface latérale à structure réticulée (12m). 18. Corps de lit fixe comprenant plusieurs blocs de corps de lit fixe placés les uns à côté des autres et les uns sur les autres (10.1, 10.2), la couche supérieure étant au moins constituée de blocs de corps de lit fixe (10.1) selon l'une des revendications 1 à 17. 19. Corps de lit fixe selon la revendication 18, dans lequel au moins un élément additionnel (14) de chaque bloc de corps de lit fixe (10.1) de la couche supérieure s'étend dans ou à travers le ou les bloc(s) de corps de lit fixe (10.2) disposé(s) en dessous. 20. Corps de lit fixe selon la revendication 18, dans lequel des blocs de corps de lit fixe superposés (10.1, 10.2) sont protégés contre un déplacement horizontal par au moins un élément de liaison.