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STATIONS D'EPURATION ET PROCEDE D'EXPLOITATION DE
CELLES-CI.
Objet de l'invention.
La présente invention porte sur des stations d'épuration des eaux usées et le procédé d'exploitation de ce type de stations d'épuration.
Arrière-plan technologique.
En dehors des grandes stations d'épuration raccordées par des collecteurs transportant des effluents sur des distances importantes et destinées essentiellement aux grandes agglomérations, il existe un besoin d'installations de petites dimensions, de préférence montables sur place et ne requérant donc pas des travaux d'installation et d'entretien importants. A titre d'exemple, des installations de ce type peuvent être utiles pour des villages ou de petites agglomérations et il est souhaitable dans cette hypothèse que les frais d'entretien et de fonctionnement soient réduits au minimum et qu'en particulier, la maintenance de l'installation ne nécessite pas d'interventions régulières, exception faite de quelques inspections périodiques de vérification.
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En particulier pour les pays en voie de développement, il peut être intéressant de pouvoir fournir du matériel requérant peu d'entretien, livrable par exemple sous forme d'éléments modulaires faciles à assembler sur le site, même par une main-d'oeuvre non qualifiée et pouvant, sans interruption du fonctionnement, être agrandi par l'adjonction en parallèle d'éléments supplémentaires.
Le traitement dans des stations par des boues activées est une technique qui répond en principe à ces exigences.
Les installations de ce type comportent essentiellement un bassin d'aération pour la dégradation aérobie des déchets organiques par les bactéries et un bassin de clarification ou décanteur secondaire dans lequel se réalise la décantation des boues.
En principe, il convient de prévoir également un réservoir de stockage de boues provenant du bassin de clarification. Un tel réservoir est régulièrement vidé et les boues subissent le plus généralement un épandage.
Pour leur fonctionnement, ces types d'installations sont équipées de pompes de circulation. Pour ce qui concerne le bassin de clarification, une partie des boues flottantes sont séparées à l'aide d'un pont-racleur mobile.
Aussi bien les pompes que les ponts-racleurs constituent des éléments mécaniques devant subir un entretien régulier pour permettre le fonctionnement de la station d'épuration.
Dans le cas du stockage des boues, il convient généralement de prendre des dispositions pour éviter que celles-ci ne deviennent trop compactes et par conséquent impompables. Généralement, on prévoit à cet effet un agitateur, ce qui, à nouveau, constitue un élément mécanique
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pouvant donner lieu à des perturbations ou à des pannes, nécessitant l'intervention d'un personnel spécialisé.
Buts visés par l'invention.
L'invention vise à fournir une station et un procédé d'exploitation de celle-ci permettant d'éviter le recours à des pompes, ponts-racleurs, agitateurs et autres éléments mécaniques devant subir des entretiens réguliers et susceptibles de subir des pannes nécessitant l'intervention d'un personnel spécialisé.
L'invention vise en particulier des stations qui soient compactes et modulaires, et en particulier fournies sous forme d'éléments métalliques pouvant être assemblés modulairement sur place et comportant les équipements nécessaires à la circulation des fluides sans intervention d'éléments mécaniques.
Eléments caractéristiques de la présente invention.
L'invention concerne une station d'épuration constituée d'une installation comportant un bassin d'aération pour la dégradation aérobie par le système dit des boues activées et un bassin de clarification pour la décantation des boues, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un surpresseur fournissant de l'air comprimé qui sert à assurer l'écoulement des fluides dans l'installation et l'aspiration des flottants et des boues décantées dans le bassin de clarification, ainsi que, de manière habituelle, l'aération.
Ainsi qu'il a été indiqué, une station d'épuration comporte habituellement, à titre complémentaire, un ou plusieurs réservoirs (ou épaississeurs) de stockage des boues provenant du bassin de clarification et dans ce cas également, selon une caractéristique complémentaire de l'invention, l'air comprimé est utilisé, grâce à un système d'injecteur, pour maintenir les boues en circulation et
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permettre leur prélèvement.
Une seule source d'énergie, à savoir l'air comprimé fourni par un surpresseur, sert donc à assumer les différentes opérations de fonctionnement de la station d'épuration.
Le dispositif se distingue des techniques classiques qui nécessitent d'équiper les stations d'épuration de pompes et de circulateurs par le fait qu'il est fait usage "d'air lifts"qui remplacent les pompes.
L'air-lift fonctionne suivant le principe d'Archimède. L'air insufflé dans l'eau, étant plus léger que celle-ci, monte. La place que l'air laisse libre en montant est remplacée par de l'eau qui elle-même est entraînée vers le haut par la bulle d'air suivante.
Dans le bassin de clarification, le même effet air lift permet d'écumer les flottants sans recours à un pont racleur tel qu'il est classiquement prévu actuellement selon les solutions actuelles de l'état de la technique.
De même, dans le ou les réservoirs des boues, à condition d'éviter de laisser les boues s'épaissir exagérément, il est possible sans recourir à un agitateur mécanique de maintenir les boues en circulation et de les prélever grâce à un système d'injecteur fonctionnant à l'air comprimé.
Il est bien entendu recommandable de prévoir deux surpresseurs par installation, afin de disposer d'une réserve en cas de panne de l'un d'entre eux. Le surpresseur est le seul élément mécanique de l'installation, et il peut fonctionner à l'aide d'un moteur électrique, évitant ainsi le risque de vol de carburant et d'arrêt de la station.
Le procédé d'exploitation de la station repose donc sur de l'air comprimé pour assurer les différentes fonctions
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prévues dans une station d'épuration.
En particulier, l'utilisation d'air comprimé permet ainsi d'assumer les fonctions suivantes : - aération du réacteur biologique, c'est-à-dire du bassin d'aération, dans le système de boues activées, - recirculation par un système"d'air lift"des boues du bassin de clarification (décanteur) vers le bassin d'aération, - évacuation des flottants du bassin de clarification par un système air lift, - évacuation des boues en excès à nouveau par un système air lift, et - détassage des boues stockées dans l'épaississeur en procédant à une agitation par air comprimé via un système d'injecteur.
Le fonctionnement de la station est commandé en régulant la distribution de l'air comprimé, ce qui est assuré par une armoire à électrovannes, qui est elle-même pilotée par une simple minuterie, un séquenceur, ou un automate permettant l'envoi de l'air vers le réseau désiré au moment désiré, de manière classique pour ce type de station.
Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, la station est conçue par panneaux et nécessite simplement un montage par boulonnage avec étanchéification à l'aide de résines de silicone adéquates ou d'éléments d'étanchéification similaires. Ceci facilite le transport et permet le montage sur place de la station.
Dans la mesure où la capacité du surpresseur est suffisante, l'installation peut être facilement agrandie, par exemple lorsque la population d'une agglomération augmente, simplement par l'adjonction en parallèle d'éléments constitutifs supplémentaires (essentiellement des bassin
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d'aération, de clarification et éventuellement un ou des réservoirs de stockage), adaptation du dispositif de commande (électrovannes) et raccordement de ceux-ci à l'air comprimé.
Aussi bien les travaux de montage que d'extension peuvent être réalisés aisément, même par de la main-d'oeuvre non qualifiée, tout en garantissant un fonctionnement adéquat de l'installation.
L'invention sera décrite plus en détail en référence au dessin annexé, donné à titre d'illustration d'une station d'épuration compacte pouvant fonctionner selon les caractéristiques de l'invention.
Description d'une forme d'exécution donnée à titre illustratif de l'invention.
L'installation représentée schématiquement dans la figure unique est constituée à l'aide de panneaux ou d'éléments de préférence modulaires montés par boulonnage avec interposition d'éléments d'étanchéification adéquats.
Dans les dessins, la station comporte essentiellement les éléments constitutifs suivants : un bassin d'aération 1 fonctionnant selon le principe des boues activées communiquant par une chicane 3 vers un bassin de clarification ou décanteur 5.
La station comporte également, dans la forme d'exécution représentée, un réservoir de stockage des boues 7.
L'eau à traiter est alimentée par un conduit 11 dans le bassin d'aération 1.
Deux surpresseurs 13 ont été représentés, étant entendu qu'un seul d'entre eux assume les quatre fonctions qui seront décrites ultérieurement, le second étant maintenu simplement en réserve pour remplacer le premier s'il était défaillant.
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Une armoire d'électrovannes 15 est prévue pour assurer les différentes fonctions opératoires de la station.
Le décanteur 5 ainsi que le réservoir de stockage 7 présentent une forme s'évasant vers le haut. La position inclinée de ces parois permet d'obtenir dans le bassin d'aération un mouvement de circulation des boues qui assure une parfaite homogénéisation du milieu, une augmentation du rendement d'oxygénation, et qui évite tout dépôt (effet de parois).
Dans le bassin d'aération 1, il est prévu de manière classique une alimentation en air comprimé provenant d'un des surpresseurs 13, illustrée par deux éléments de rampe d'aération 17.
L'eau à traiter subit dans le bassin 1 une aération en présence de boues activées.
Elle circule ensuite par la chicane 3 et pénètre dans le décanteur 5.
Dans le décanteur 5, une série d'air lifts sont prévus, ainsi qu'il est représenté pour assurer une recirculation des boues vers le bassin d'aération 1. Ces air lifts répertoriés par les repères 21,23, 25 et 27 reçoivent une alimentation en air comprimé par les conduits 31,33, 35 et 37 commandés par l'armoire des électrovannes 15.
De manière similaire, un conduit 29, par un effet d'air lift du même type assuré par de l'air comprimé dont l'alimentation est commandée par l'armoire des électrovannes 15 et est admise par une conduite d'air comprimé 39, permet de renvoyer les boues en excès vers le réservoir de stockage des boues 7.
Les flottants sont traités grâce au dispositif portant le repère 41, toujours par un système similaire d'air lift, grâce au conduit 43 d'air comprimé commandé par
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l'armoire des électrovannes 15. Les flottants sont rejetés par le conduit 45 dans le réservoir des boues 7, l'eau épurée étant rejetée par le conduit 47.
Un système d'injecteur schématisé par le repère 49 dans le réservoir de stockage 7 des boues permet de maintenir celles-ci en circulation et, lorsqu'elles ont atteint un degré d'épaississement adéquat, de les prélever et de les traiter de manière classique, généralement par épandage.
Bien qu'on ait décrit une forme d'exécution préférée de l'invention, il doit être bien entendu que de nombreuses variantes d'exécution restent possibles dans le cadre de l'invention. C'est ainsi que l'installation représentée schématiquement peut bien entendu être conçue différemment. Une installation de ce type peut être enterrée si elle a été calculée pour résister mécaniquement aux sollicitations ou simplement être montée sans éléments importants de génie civil sur une simple surface plane bétonnée.