Brevet FR2860168A1 — publié le 20050401

La présente invention concerne un dispositif d'élimination des mousses produites dans des bassins de boues activées, et son utilisation pour le traitement des effluents. Lors de l'épuration des effluents de type eaux usées urbaines ou agricoles, ou issues des industries agro-alimentaires par exemple, on utilise fréquemment des traitements biologiques aérobies, dits à boues activées. Ce type de traitement met en contact, sous forte agitation, l'effluent à épurer, renfermant des polluants organiques, avec des bactéries, en présence d'oxygène en vue de la dégradation bactériologique desdits polluants. L'introduction de l'air est effectuée soit au moyen d'un brassage violent permettant l'incorporation d'air ambiant dans l'effluent dans la partie supérieure du bassin, soit par l'introduction directe d'air au sein du bassin au moyen de tuyaux d'injection d'air sous pression, ou de gaines d'aspiration d'air ambiant couplées à des organes déprimogènes (hydroéjecteur, aérateur submersible, etc.), diffusant l'air sous forme de bulles au fond du bassin. Lorsque les effluents à épurer sont fortement chargés en polluants organiques (lisiers, graisses, lixiviats...), le brassage et l'incorporation d'air dans ces effluents conduit fréquemment à la production de mousses surnageantes. Ce phénomène peut provoquer des désagréments importants tels que des 20 débordements; les mousses peuvent aussi être emportées par le vent hors du bassin. Le réhaussement de la hauteur des parois des bassins n'est pas toujours possible et il augmente les coûts de construction. Il est donc nécessaire de réduire le volume des mousses créées à la surface libre du liquide au fur et à mesure de leur apparition. Parmi les solutions proposées, l'arrosage périodique de la surface du bassin permet certes de casser et de rabattre une partie de ces mousses, mais exige l'installation d'un dispositif d'arrosage périodique ou permanent. D'autres techniques d'élimination des mousses utilisent des râcleurs mobiles de surface sous la forme d'un ou de plusieurs bras venant écrémer la surface libre du liquide, et évacuer les mousses en direction d'un puits de réception de ces mousses, ménagé dans un secteur du bassin. Le document WO98/30319 décrit un dispositif de brassage et d'aération d'un liquide dans une cuve de traitement comportant une gaine verticale centrale surmontée d'un entonnoir formant déversoir à proximité de la périphérie de la cuve. A l'intérieur de la gaine est disposé un arbre et une hélice de brassage de liquide. Des fenêtres ménagées dans la partie centrale de la gaine permettent d'aspirer dans celle- ci de la mousse et du liquide. Tous ces dispositifs présentent l'inconvénient de nécessiter des installations supplémentaires, qui sont parfois lourdes et encombrantes, ne pouvant être retirées que difficilement du bassin d'épuration en cas de panne ou d'entretien. Un objet de la présente invention est de pallier les inconvénients précités, en proposant un dispositif d'élimination des mousses formées dans de tels réacteurs biologiques, simple, et ne nécessitant pas d'installation encombrante, ni onéreuse, et pouvant être automatisé, asservi à la hauteur de la couche de mousse formée. A cet effet, le dispositif d'élimination des mousses, notamment produites dans un bassin de boues activées oxygénées par introduction d'air au sein dudit bassin, est caractérisé en ce que les mousses sont évacuées dans une canalisation qui est directement reliée au moyen d'introduction d'air. Ainsi, les mousses, qui sont constituées d'un mélange d'air (majoritaire) et de liquide pénètrent dans cette canalisation, qui communique directement avec le moyen d'introduction de l'air et sont réintroduites avec l'air en participant à l'aération du liquide dans le bassin. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le moyen d'introduction de l'air est une colonne d'aspiration reliée à un organe déprimogène; la canalisation est implantée latéralement sur la colonne d'aspiration de l'air; l'extrémité supérieure de la canalisation est située au-dessus du niveau du liquide dans le bassin de boues activées et l'extrémité inférieure de la canalisation est raccordée à la colonne d'aspiration d'air, de préférence au centre du bassin; la canalisation d'évacuation des mousses et la colonne d'aspiration de l'air sont sensiblement de même diamètre. Le dispositif selon la présente invention peut être facilement réalisé en soudant la canalisation latérale à la colonne d'aspiration d'air existante, présentant alors une forme ressemblant à un Y. Ainsi, les mousses, seules, sont aspirées en s'écoulant dans la branche inclinée sans introduction de liquide. L'aspiration de l'air ambiant au-dessus du bassin étant bruyante, la colonne d'aspiraton de l'air est avantageusement munie d'un silencieux dans sa partie supérieure. Pour les mêmes raisons, il est préféré que la canalisation d'évacuation des mousses soit équipée, à son extrémité supérieure, d'un clapet de fermeture. En position ouverte, ce clapet permet l'aspiration des mousses, et en position fermée, il supprime le ronflement de la turbine en favorisant le passage préférentiel de l'air par la voie initiale, verticale, dans la colonne munie d'un silencieux. La manoeuvre du clapet peut être effectuée manuellement ou être commandée par un détecteur du niveau des mousses, par exemple un détecteur à ultrasons. La présente demande concerne également l'utilisation d'un dispositif tel que présenté ci-dessus, pour l'élimination des mousses en particulier dans des réacteurs biologiques aérés recevant des effluents d'eaux usées urbaines, d'industries agro- alimentaires, ou des effluents issus de l'agriculture tels que des lixiviats, des lisiers, etc... D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence à la figure unique qui est un schéma présentant en coupe le dispositif selon l'invention. Sur cette figure, le dispositif d'élimination des mousses selon la présente invention est installé dans un bassin 1 qui est un réacteur biologique à boues activées rempli du liquide 2, constitué de l'effluent à épurer. L'oxygénation de ce liquide 2 est assurée dans cet exemple par un aérateur immergé 3 disposé au fond du bassin 1. Cet aérateur 3 est composé d'un moteur 4 submersible, d'une turbine 5 en forme d'étoile montée sur l'autre moteur, associée à un diffuseur, et d'une colonne d'aspiration d'air 6. La turbine, en tournant, engendre une dépression et aspire ainsi, par la canalisation 6 de l'air capté au-dessus du bassin 1. L'eau s'écoule au travers de la turbine, est mélangée avec l'air et est propulsée à l'extérieur au travers des canaux 7 du diffuseur, provoquant le fractionnement de l'air en très fines bulles. Le mouvement de la turbine et de l'air qui en est expulsé assure en même 5 temps le brassage du liquide du bassin et donc son homogénéisation. La colonne 6 d'aspiration d'air est surmontée d'un silencieux 8. Selon l'invention, une canalisation 10 est implantée latéralement sur la colonne 6 d'aspiration d'origine. Cette canalisation 10 émerge à 20-30 cm au dessus du niveau 9 du liquide du bassin de boues activées. Elle est rectiligne, et inclinée par rapport à la colonne 6 verticale, selon un angle quelconque. Elle pourrait être légèrement coudée. Son diamètre est voisin de celui de la colonne 6. Cette canalisation 10 est surmontée d'un clapet 11 de fermeture. En position ouverte, comme représenté sur la figure, les mousses 12 formées à la surface 9 du liquide 2 s'écoulent dans la canalisation 10 inclinée, et sont aspirées avec l'air jusque dans la colonne 6. Cependant, en l'absence de mousses ou lorsque le niveau des mousses est plus bas que l'extrémité supérieure de la canalisation 10, de l'air est également aspiré par cette canalisation, ce qui génère des nuisances sonores intenses, très génantes pour le voisinage. Dans ce cas, le clapet bascule dans la position fermée, pour supprimer le ronflement de la turbine en favorisant l'entrée de l'air uniquement par la colonne 6, munie du silencieux 8. La manoeuvre du clapet 11 est ici effectuée au moyen d'un vérin 13 pneumatique situé sur la face externe de la paroi 14 du bassin 1. Le verin 13 est asservi à un capteur à ultrason 15 qui détecte le niveau des mousses 12 et déclenche l'ouverture du clapet 11 quand les mousses 12 dépassent le seuil de consigne haute et la fermeture du clapet 11 quand les mousses atteignent le niveau de consigne basse. L'ouverture est provoquée par une traction sur le câble 16, la fermeture est obtenue par un relâchement du cable 16 et l'effet contrepoids d'une masselotte 17 soudée au clapet. Le dispositif selon la présente invention s'adapte à tout type d'appareils 30 déprimogènes, en particulier les hydro-éjecteurs et aérateurs submersibles de type FRINGS (de la Société ABS). Il peut être réalisé en remplaçant la canalisation d'origine en PVC par une canalisation par exemple en acier inox sur laquelle sont soudés les éléments nécessaires décrits ci-dessus. Exemple de réalisation En vue de l'épuration de 9 m3/jour d'effluents de graisses, issues d'une unité de flottation, présentant une DBO de 117.000, une DCO de 1 000 kg/jour et une teneur en MES de 400 kg/jour, on a utilisé une cuve d'hydrolyse de 33 m3 utiles suivie d'un bassin aérobie de 136 m3 utiles. Ce bassin cylindrique d'environ 6 m de diamètre présente des parois de 6 m de haut, la hauteur du liquide étant de 4,8 m, soit 1,20 m au dessous du haut de la paroi du bassin. Les boues activées présentaient une teneur en MES de 20 g/1. On a réussi à obtenir un abattement de 80 % du DCO, et 70 % sur les MES. Le diamètre de la colonne d'arrivée d'air et de la canalisation d'aspiration des mousses, toutes les deux en acier inox, était de 200 mm. Le temps de séjour des boues dans ce bassin était voisin de 15 jours. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'élimination des mousses (12) produites dans un bassin (1) de boues activées oxygénées par introduction d'air au sein dudit bassin caractérisé en ce que les mousses (12) sont évacuées dans une canalisation (10) qui communique directement avec le moyen d'introduction de l'air. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen d'introduction de l'air est une colonne d'aspiration (6) reliée à un organe déprimogène (5). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la canalisation (10) est implantée latéralement sur la colonne (6) d'aspiration de l'air. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de la canalisation (10) est située au-dessus du niveau du liquide (2) dans le bassin (1) de boues activées et l'extrémité inférieure de la canalisation (10) est raccordée à la colonne (6) d'aspiration d'air. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la canalisation (10) d'évacuation des mousses (12) et la colonne (6) d'aspiration de l'air sont sensiblement de même diamètre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la colonne (6) d'aspiration de l'air est munie d'un silencieux (8) dans sa partie supérieure. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la canalisation (10) d'évacuation des mousses (12) est équipée, à son extrémité supérieure, d'un clapet de fermeture (11). 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que la manoeuvre du clapet (11) est effectuée manuellement. 9. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que la manoeuvre du clapet (11) est commandée par un détecteur du niveau des mousses (12). 10. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes pour l'élimination des mousses d'effluents d'industries agroalimentaires. 11. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour l'élimination des mousses d'effluents issus de lisiers.