<Desc/Clms Page number 1>
"APPAREIL ET PROCEDE PERFECTIONNE POUR LE TRAITEMENT DES EAUX POLLUEES"
La présente invention est relative à ion appareil et un procédé pour le traitement des liquides pollués tels que les eaux d'égout et autres liqui- des résiduaires, ainsi que les eaux superficielles polluées.L'invention est relative plus particulièrement à un appareil et à un procédé nouveaux pour la purification biologique de tels liquides par ce que l'on a appelé d'une manière générale une boue activée et pour la clarification du liquide purifié.
La présente invention a pour objet un appareil pour la purification biologique et la clarification d'un liquide pollué, appareil comprenants des dispositifs destinés à introduire le liquide pollué à aérer à une partie in- férieure d'une chambre d'aération; des dispositifs pour envoyer de l'oxygène à la partie inférieure de cette chambre d'aération; une sortie pour la solu- tion aérée qui s'écoule à partir de la partie supérieure de la chambre d'aé- ration en question, et au moins un rotor destiné à disperser instantanément l'oxygène et le liquide nouvellement introduit à travers la totalité des ma- tières contenues dans la chambre d'aération;
ce rotor est placé à la partie inférieure de la chambre d'aération et il est construit et organisé de telle sorte que, lorsqu'il tourne, il s'établisse dans la chambre d'aération un courant cyclique présentant des composantes radiales dirigées vers l'inté- rieur et vers l'extérieur et intéressant tout le contenu de la chambre d'aé- ration, tandis que les dispositifs qui servent à introduire le liquide pol- lué et l'oxygène débitent dans le trajet du courant radial orienté vers l'intérieur.
La présente invention a encore pour objet un appareil pour la pu- rification biologique et la clarification d'un liquide polluée cet appareil comprenant*. une chambre d'aération située à une certaine distance au-dessus du fond d'un réservoir; un conduit partant de la partie supérieure de la chambre d'aération et s'élevant pour devenir adjacent au sommet du réservoir, puis descendant de là jusqu'à la partie inférieure du réservoir; des dispo- sitifs de sortie pour le liquide purifié et clarifié de la partie supérieure
<Desc/Clms Page number 2>
du réservoir; des dispositifs -''sortie pour les matières solides résiduai- res qui quittent la partie .inférieure du réservoir;
un rotor monté dans la chambre d'aérations, en alignement avec l'axe du réservoir., ce rotor étant construite dimensionné st placé de manière à établir, lors de sa rotation, des courants radiaux orientés vers l'extérieur et vers l'intérieur du rotor et dont la forme leur permet d'intéresser toutes les matières contenues dans la chambre d'aération ainsi qu'à la partie inférieure du réservoir; enfine un dispositif pour introduire l'eau d'égout à traiter ainsi que l'air sous pression dans le courant radial orienté vers l'intérieur du rotor.
La présente invention a également pour objet un procédé de puri- fication biologique d'un liquide pollué tel qu'une eau d'égout, procédé dans lequel l'eau d'égout à traiter est mélangée et brassée pendant un cer- tain temps avec l'air et une boue activée en provenance d'une eau d'égout précédemment traitée; puis le mélange est séparé en un effluent purifié et une boue activée, une partie de cette boue étant utilisée à nouveau pour le traitement d'un volume supplémentaire d'eau d'égout; un tel procédé est ca- ractérisé par le mélange de l'eau d'égout à traiter entrante et de l'air sous pression avec un volume de boue activée égal à plusieurs fois le volume de la boue activée retenue dans le procédé par volume d'eau d'égout entrante;
puis l'on retient, dans le mélange brassé, l'eau d'égout pendant une période de temps suffisante pour sa purification; ensuite on sépare l'eau d'égout du mélange, tout en retenant la boue activée dans le mélange, pendant une durée supérieure à celle nécessaire pour l'eau d'égout; et enfin on extrait la boue activée pour l'envoyer au rebut après une plus grande période de ré- tention.
Dans un but de simplification et d'illustration, on se référera ici,* parfois, au terme "eau d'égout". On doit cependant comprendre que ce .terme "eau d'égout" est utilisé dans les présentes dans son sens le plus gé- néral, pour désigner des liquides pollués ou usés, indépendamment de la ques- tion de savoir si on les traite pour les envoyer au rebut ou pour rendre leur usage possible. Dans ces conditions, le terme "eau d'égout" tel qu'il est utilisé dans les présentes, signifie;, en plus de l'eau d'égout ménagère, toutes sortes de liquides usés ou de rebut, des mélanges de tels liquides résiduaires ou d'une eau d'égout avec un semblable liquide ou avec de sem- blables liqueides résiduaires aussi bien que des eaux superficielles polluées.
Lorsqu'on.utilise dans les présentes des termes tels que "temps de rétention" ou "temps de traitement", il faut comprendre que'ces termes dé- signent une- rétention fondée uniquement sur le débit.
Un autre objet de la présente invention réside dans un appareil et un procédé perfectionnés à boue activéeo
Un objet particulier de la présente invention consiste à réduire la durée du traitement du procédé par boue activée et, par là, à diminuer les dimensions et le prix de revient de l'appareil et des terrains nécessai- res à son installation, ainsi que les frais de.fonctionnement de l'usine.
L'invention a encore pour objet la réalisation d'une meileure uti- lisation de l'air comprimé dans une usine à boue activée, grâce à quoi la quantité d'air comprimé utilisée peut être beaucoup plus faible que la quan- tité utilisée jusqu'à présent dans les installations habituelles à air dif- fusé.
L'invention a encore pour objet une installation à boue activée., dans laquelle on disperse instantanément, à travers la totalité des matières contenues dans la chambre d'aération le liquide résiduaire brut ou clarifié, ainsi que l'air ou l'oxygène sous pressiono
L'invention a aussi pour objet un procédé et un appareil à boue activée dans lequel on obtient la clarification du liquide brassé par sépara- tion du liquide clarifié d'avec la masse en circulation de la solution bras- sée.
L'invention a encore pour objet un procédé et un appareil à boue
<Desc/Clms Page number 3>
activée dans lesquels on maintient la boue activée en suspension aussi long- temps qu'elle est utilisée dans le procédé, et dans lesquels on laisse se déposer uniquement la boue résiduaire qui abandonne le procédé.
L'invention a également pour objet un appareil et un procédé dans lesquels on introduit dans la chambre d'aération, ensemble ou en des points voisins; le liquide résiduaire brut ou clarifié à traiter, ainsi que l'oxy- gène utilisé au cours de son traitement et dans lesquels on les disperse rapidement dans un volume de solution brassée en cours de traitement, volu- me égal à plusieurs fois le volume du liquide résiduaire nouvellement ajou- té
Dans son sens le plus général, le procédé par boue activée peut comprendre le traitement du liquide résiduaire brut ou préclarifié, qui peut contenir des impuretés à l'état de suspension, sous forme colloïdale ou en dissolution, par une boue contenant des bactéries aérobies,
en pré- sence d'une quantité d'oxygène suffisante pour maintenir les bactéries dans un état actif, et par un brassage suffisant pour maintenir la boue ac- tivée et le liquide résiduaire complètement mélangés.On a conçu de nom- breuses théories diverses en ce qui touche au fonctionnement exact du pro- cédé par boue activée, cependant, on reconnaît maintenant d'une façon gé- nérale que le procédé implique à la fois une oxydation bactérienne de la matière organique en suspension et en solution, ainsi qu'une agglomération des matières solides sous forme de suspension ou sous forme colloïdale.
Dans la pratique actuelle du procédé habituel par boue activée, on fait déposer le liquide pollué dans un clarificateur primaire pour per- mettre le dépôt et l'enlèvement des solides qui se précipitent le plus fa- cilement. Le trop-plein qui sort du clarificateur primaire s'écoule vers un ou plusieurs bassins d'aération où on le mélange avec la boue activée qui est séparée du liquide pollué précédemment aéré, et on aère le mélange ha- bituellement pendant des périodes voisines de huit à dix heures.On fait ensuite déposer habituellement dans un second clarificateur pendant environ deux heures le mélange aéré de boue activée et de liquide pollué,
et l'ef- fluent qui sort du clarificateur secondaire convient habituellement pour une évacuation dans un cours d'eau. On retourne au bassin d'aération une partie de la boue activée qui se dépose dans le clarificateur secondaire et qui constitue la boue activée utilisée dans le traitement du liquide pol- lué, tandis que l'autre partie, qui constitue un excès par rapport à la boue nécessaire dans le bassin d'aération, est envoyée au rebut.
On a réalisé l'aération des liquides pollués principalement par deux procédés différents. Dans un procédé, on diffuse l'air comprimé à l'in- térieur du nélange de l'eau d'égout et de la boue activée, sur son chemin à travers le bassin d'aération depuis l'entrée jusqu'à la sortie, habituel- lement à travers des plaques poreuses ou des ajutages disposés sur la lon- gueur du bassin d'aération; dans un autre procédé, on utilise un équipement mécanique pour introduire à l'intérieur du mélange, de l'oxygène pris dans l'atmosphère et, en même temps, pour produire le brassage nécessaire de l'eau d'égout et de la boue activée, et pour maintenir ou retenir la matiè- re boueuse à l'état de suspension.
On le réalise de différentes manières, par exemple par brassage de 'la surface liquide, dans le bassin d'aération, à l'aide de batteurs, de palettes et agitateurs analogues, de manière à pro- voquer une circulation-des matières contenues dans le réservoir, ou encore en projetant sur la surface du liquide un jet d'une partie du mélange ou, enfin, en faisant descendre le liquide superficiel dans le bassin d9aération à l'intérieur du mélange. On a encore proposé de combiner la diffusion de l'air comprimé avec l'agitation de la surface liquide à l'aide de palettes.
Dans le procédé d'aération avec diffusion d'air, l'oxygène est généralement délivré d'une manière progressive, c'est-à-dire que l'eau d'é- gout, sur son trajet à travers le bassin d'aération allongé, se trouve rece- voir des doses successives d'air, et inversement chaque fraction d'oxygène envoyé se diffuse seulement dans une faible portion du contenu du bassin d'aération. Il se produit la même chose pour l'aération par palettes, où
<Desc/Clms Page number 4>
l'eau d'égout s'écoule habituellement à travers des longs canaux, et où elle est battue par des agitateurs successifs.Dans les aérateurs dits mécaniques, l'air qui vient de l'atmosphère est introduit à l'intérieur du mélange de l'eau d'égout et de la boue activée, et il se trouve mélangé avec tout le contenu du bassin d'aération.
Cependant, la quantité d'oxygène mise en jeu dans cette manière de procéder est relativement faible et, en conséquence, un temps très long de rétention est nécessaire. De plus, tandis que les aé- rateurs mécaniques ne réalisent, ni en eux-mêmes ni d'eux-mêmes, une aération progressive comme le font les aérateurs à air diffusé, on les utilise en sé- rie, sauf dans les très petites installations, et ils ont alors les mêmes ca- ractéristiques d'aération progressive avec introduction successive de faibles quantités d'air dans l'eau d'égout, chaque fraction d'air étant introduite uniquement dans une partie de la totalité de la masse de liquide en traite- mento
Dans l'appareil et le procédé nouveaux,- objets de l'invention, l'aération est exécutée avec de l'air ou de l'oxygène sous pression.
Cepen- dant, au lieu d'introduire l'air ou l'oxygène progressivement, comme dans les procédés habituels à air diffusé, on introduit l'air ou l'oxygène dans un emplacement de la chambre d'aération, où il se trouve immédiatement sai- si par et dispersé à travers les matières en circulation dans la chambre.
L'eau d'égout à traiter est introduite d'une manière analogue, de telle sor- te que l'on obtienne un mélange et une dispersion presque instantanés, l'un avec l'autre, et avec la totalité des matières contenues dans le bassin d'aération, de l'eau d'égout et de l'oxygène entrant. En raison de ce mode de fonctionnement, chaque volume d'eau d'égout nouvellement introduit se trouve en contact avec et est soumis à de beaucoup plus grandes quantités d'air et de boue activée que celles introduites ou retenues dans le procédé par volume d'eau d'égout à traiter.
Les installations de traitement antérieures, par boue activée, ont en commun le fait que la séparation finale du mélange d'eau d'égout et de boue activée dans l'effluent purifié et la boue activée (dont une partie doit faire retour au bassin d'aération) est effectuée par dépôt de la boue dans des conditions de repos, que ce soit dans un décanteur ou sur un filtre.
L'utilisation, comme source de boue activée pour le traitement de l'eau d'égout, d'une boue totalement déposée, est repréhensible à divers points de vue. En premier lieu, il faut mettre à nouveau la boue en suspen- sion, et ceci implique une perte d'énergie comparativement au maintien de la boue en suspension. De plus, la sédimentation altère l'aptitude de la boue à faciliter l'agglomération des fines particules en flocons plus impor- tants. Il est bien connu que, dès que des matières solides se sont complè- tement déposées sous forme de boues, qu'elles soient ou non mises à nouveau en suspension ultérieurement, elles n'ont plus une aptitude à favoriser la coagulation et l'agglomération aussi grande que celle des matières solides en suspension, non sédimentées.
De plus, et c'est le plus important, une telle séparation des matières boueuses par dépôt nécessite le maintien de la boue pendant une période de temps prolongée dans un état anaérobie; il en résulte que la matière boueuse devient quelque peu stagnante et que les bactéries ne sont plus dans l'état le plus vigoureux pour réaliser l'o- xydation biologique activée de l'eau d'égout polluée. Il faut, soit aérer avant un nouvel usage dans le bassin d'aération, la boue activée déposée pour activer à nouveau les bactéries, soit consommer l'oxygène envoyé à l'entrée du bassin d'aération pour la plus grande partie dans l'activation des bactéries, et conséquemment la purification biologique de l'eau d'égout se poursuit relativement lentement.
On évite cet inconvénient dans l'appareil et le procédé objets de l'invention. On ne laisse pas dépcser ni même reposer, pas plus qu'on ne laisse exposée à tout moment dans un état anaérobie, la boue activée for- mée au cours du traitement dans une chambre d'aération du liquide pollué, boue utilisée dans cette chambre à plusieurs reprises ;
aucontraire, on main- tient cette boue activée en suspension et en circulation dans la zone' de traitement et dans un état aérobie, jusqu'à ce qu'elle ait été envoyée à
<Desc/Clms Page number 5>
:.\l'égout. Conformément à la présente invention, on laisse se déposer unique- ment la boue en excès, sans agitation, dans une chambre de concentration, d'où on l'envoie au. rebut.Etant donné qu'on laisse se déposer seulement une faible quantité de boue, on peut disposer le concentrateur à l'intérieur de l'appareil de traitement et on économise des frais et du terrain pour les ,divers clarificateurs finaux et pour la pompe chargée de retourner la matiè- re boueuse.
En résumé, lorsque l'on considère l'invention en tant que se rap- portant à un procédé, on voit qu'elle comporte :la rapide dispersion de l'oxygène et de l'eau d'égout dans une zone d'aération, dans une masse im- portante d'un mélange d'eau d'égout et de boue activée, la circulation con- tinue du mélange depuis la sortie de la zone d'aération à son entrée, circu- lation qui est effectuée au moins en partie par une montée d'air; la sépara- tion du gaz non dissous d'avec le mélange en circulation ; séparation de l'eau d'égout clarifiée d'avec le mélange en circulation ; ledéplacement d'une partie sortante de l'eau d'égout clarifiée par l'eau d'égout qui entre . à nouveau, et l'évacuation de la boue résiduaire en dehors du procédé.
Le procédé, objet de l'invention, met en oeuvre de l'air comprimé ou de l'oxygène'pur sous pression. En conséquence, on doit comprendre que, lorsqu'on se réfère dans les présentes au terme "air", ce terme est destiné également à désigner de l'oxygène pur, et inversement, lorsque l'on se réfè- re à l'oxygène, ce terme désigne à la fois l'oxygène contenu dans l'air com- primé et l'oxygène introduit "per se".
Le nouvel appareil objet de l'invention comprend une chambre d'aération ; un conduit de circulation pour le mélange d'eau d'égout et de boue activée dans un état où il y a des aérobies ; zone calme pour le li- quide clarifié et une zone calme pour le dépôt de la boue résiduaire, tous ces éléments étant convenablement disposés dans un réservoir relativement petite La durée totale de rétention de l'appareil pour les phases combinés de purification biologique et de clarification en vue du traitement d'une eau d'égout ménagère normale, peut être de l'ordre d'environ deux heures et demie, avec un résultat qui soutient la comparaison favorable avec ceux ob- tenus avec des temps de rétention de huit à dix heures, pour la clarifica- tion biologique,
et d'environ deux heures pour la purification finale dans le procédé habituel par boue activée et avec des temps de rétention d'envi- ron trois heures ou davantage pour la purification biologique et d'environ deux heures pour la clarification dans le procédé par boue activée accéléré.
On comprendra plus complètement la présente invention en se réfé- rant au dessin ci-annexé, sur lequel:
La figure 1 est une coupe transversale d'un mode préféré de réali- sation de l'invention.
La figure 2 est une coupe transversale à plus grande échelle d'une variante du manchon réglable de la figure 1.
La figure 3 est une vue en plan schématique de l'invention appli- quée à un réservoir allongé.
L'appareil préféré comporte un réservoir qui peut présenter toutes dimensions et formes appropriées mais qui, sur la figure 1, affecte, à titre d'exemple, la forme d'un réservoir 10, cylindrique, pourvu d'une paroi laté- rale Il et d'un fond 12 sensiblement plat. La partie inférieure de la paroi du réservoir peut être inclinée vers l'intérieur, comme on le voit en 13, pour faciliter l'écoulement vers l'axe du réservoir et éviter les dépôts sur le fond,le long de la paroi 11.
Un drain 14 muni d'un robinet peut partir du réservoir pour permet- tre le drainage ou la vidange de l'appareil, en vue de l'inspection ou de la réparation ou pour un but analogue. Un auget périphérique 15 communique avec un tuyau 16 pour 1-'effluent et établit le niveau liquide L dans le ré- servoir 10.
<Desc/Clms Page number 6>
Une structure formant cloison 20, s'étendant verticalement et co- axiale au réservoir 1C, comporte une cloche 21 tronconique, située à une certaine distance au-dessus du fond 12, et une paroi cylindrique ou un tube interne 22 qui s'élève depuis la partie supérieure de la cloche-21, comme représenté, Un tube externe 23, constituant cloison annulaire, entoure le tube intérieur 22 et s'étend depuis une hauteur située au-dessus du niveau liquide pour descendre jusqu'à une hauteur voisine de l'extrémité inférieure de la paroi interne cylindrique 22.
La cloison 20 peut être supportée avec un certain écartement par rapport au fond du réservoir à l'aide de tout dis- positif convenable, tel, par exemple, des jambes de soutien ou des consoles comme représenté; le tube extérieur 23 peut prendre son soutien sur le tube intérieur, par exemple à l'aide d'appuis ou entretoises 25 qui servent aussi de chicanes; ce tube extérieur peut aussi être supporté par une pou- tre ou par un élément constituant un pont 26 enjambant le réservoir 10.
La structure 20 en forme de paroi et le tube extérieur 23 con- stituent, dans le réservoir 10, une chambre d'aération 30 disposée au-des- sous de la cloche 21, qui présente un fond ouvert à la partie inférieure du réservoir, et un conduit 31 qui part de la partie supérieure de la chambre d'aération 30 jusqu'au niveau du liquide, puis de là revient à la partie inférieure du réservoir. Le conduit 31 comporte une section 32 pour le cou- rant ascendant à l'intérieur du tube interne 22 et une section 33 pour le courant descendant à l'intérieur du tube extérieur 23.
La section 33 pour le courant descendant doit être suffisamment large pour que le courant des- cendant du liquide retournant à la partie inférieure du réservoir, soit relativement lent pour permettre au gaz non dissous, entraîné dans le liqui- de, de s'échapper vers la surface en contre-courant par rapport à l'écoulement du liquide descendant.
Il est désirable de contrôler la vitesse d'écoulement à travers le conduit 31. On peut réaliser ce contrôle en réglant la hauteur à laquelle se produit l'écoulement depuis le tube interne 22 jusqu'au tube externe 23.
Comme représenté sur la figure 1, on a prévu un manchon 35 qui s'engage à ajustement serré dans le tube intérieur 22, On peut soutenir le manchon de- puis le pont 26 par des tendeurs ou par des organes analogues, de sorte qu'on puisse l'élever ou l'abaisser à la demande. Le manchon 35 constitue en fait un déversoir réglable verticalement.
Au lieu d'utiliser le bord supérieur 36 du manchon 35 comme déver- soir, on peut pratiquer des fenêtres dans le manchon, comme représenté sur la figure 2, afin de réaliser une zone de déversement immergée représentée sous la forme de plusieurs orifices immergés 37, mais cette zone peut se présenter sous la forme d'une fente continue. En abaissant le manchon 35a. on peut obturer toute portion désirée des fenêtres 37 à l'aide du tube in- térieur 22, tandis qu'on peut découvrir entièrement les fenêtres lorsque le manchon occupe la position la plus haute.Dans les grandes installations, on peut fixer rigidement le manchon 35a au pont 26, et on peut prévoir, pour les diverses fenêtres, des portes ou des vannes individuelles mobiles ver- ticalement.
Il est clair que les fenêtres 37 pourraient être pratiquées dans le tube intérieur, tandis que le manchon pourrait être plein, avec le même résultat.
Des chicanes ou déflecteurs radiaux 38 sont prévus sous la cloche 21 et ils s'étendent à partir de celle-ci vers l'intérieur, de manière à réduire la rotation du liquide le long de la cloche.
Un arbre 40, qui peut tourner dans un palier 41 tel qu'il a été représenté, est monté coaxialement à la cloison 20. L'arbre 40 peut être entraîné par tout dispositif convenable tel qu'un groupe moteur-réducteur 42 qui peut être soutenu, au-dessus du réservoir, par exemple par la poutre ou par le pont 26. Un rotor 43 est fixé d'une manière rigide à l'arbre 40, d'une manière convenable et peut tourner avec lui. Le rotor 43 peut compor- ter un plateau horizontal 44 et plusieurs palettes 45, orientées verticale- ment et montées sur la face inférieure du plateau 44.
Les pales 45 sont ré- parties avec un certain écartement sur la périphérie du plateau 44 et s'é-
<Desc/Clms Page number 7>
tendent de là sensiblement radialement vers l'intérieur de ce plateau jusqu'à une certaine distance de l'arbre 40 De préférence, la largeur des pales est voisine du 1/7 du diamètre du plateau, et leur longueur est voisine du 1/4 .ou environ du 1/3 du diamètre du plateau. On a représenté sur le dessin, dans un but d'illustration,, huit pales, mais le nombre des pales utilisées est fonction de la taille du rotor,taille fonction à nouveau des dimensions de la chambre d'aération et de la capacité de l'appareil.
La distance.périphé- rique entre les pales ne doit, de préférence, pas dépasser 38 cm. à 51 cm., de telle sorte qu'avec de grands rotors il est avantageux de prévoir un beaucoup plus grand nombre de pales.
Un tel rotor constitue un dispositif très efficace pour briser l'air en très fines petites bulles et pour disperser rapidement l'air et l'eau d'égout entrants à travers et en même temps pour les mélanger intime- ment avec toute la masse de liquide qui se trouve dans la chambre d'aération.
Le rotor 43 est placé dans la chambre d'aération 30 et proportionné, par rapport aux dimensions de la chambre d'aération, de telle sorte que le cou- rant établi par sa rotation intéresse tous les liquides qui se trouvent dans la chambre d'aération. La forme du courant cyclique créé par le rotor comprend un courant d'évacuation radial, dirigé vers l'extérieur et au ni- veau des pales, et un courant d'aspiration radial, dirigé vers l'intérieur et orienté le long du fond du réservoir 10.
On a représenté, fixée sur l'arbre 40, une hélice 46 située à l'intérieur du tube intérieur 22 Habituellement, il n'est pas nécessaire d'utiliser une telle hélice, car on peut maintenir, par la montée de l'air, la circulation à travers les tubes 22 et 23 Cependant, dans certains cas, et spécialement lorsque l'on utilise de l'oxygène pur pour l'aération, il peut ne pas rester une quantité suffisante, sous forme de bulles de gaz non dissous, pour établir un courant ascendant en vue de faire la circulation à travers le conduit 31 Dans ce cas, on peut utiliser une hélice 46 pour augmenter la poussée ascendante due à la montée des bulles de gaz.
Il est essentiel dans l'appareil, que le liquide à traiter et l'air ou l'oxygène, utilisés dans le traitement, soient introduits dans le courant aspirant vers le rotor 43 de telle sorte qu'à la fois le liquide et l'oxygène soient immédiatement saisis et dispersés par le rotor à tra- vers tout le contenu de la chambre d'aération. Les orifices d'entrée pour l'air et le liquide peuvent déboucher séparément en des points écartés l'un de l'autre, mais l'oxygène doit toujours être envoyé au-dessous du plateau 44 pour empêcher qu'il ne s'échappe avant d'avoir été dispersé dans le li- quide. Un procédé pour obtenir ce résultat consiste à constituer l'arbre 40 de façon qu'il soit creux, et à introduire à travers cet arbre l'oxygène ou l'air comprimé, directement dans l'axe du rotor d'une manière connue.
De préférence, cependant, on introduit l'oxygène et l'eau d'égout à des points adjacents ou, comme on l'a représenté sur la figure 1, en un point d'évacuation 50 commun et situé juste au-dessous du rotor. Il est clair, mais non nécessaire, que la canalisation d'arrivée d'air 51 puisse débou- cher dans le conduit 2 d'introduction de l'eau d'égout, à toute distance convenable du réservoir, ce qui permet de réaliser un pré-mélange de l'eau d'égout et de l'air et une pré-aération de cette deau d'égout.
Bien que, jusqu'à présent, on ait décrit, dans un but d'illustra- tion et d'exemple, l'utilisation d'un seul rotor, ce qui est préférable dans les réservoirs qui nea sont pas allongés, on peut utiliser deux ou plus de deux rotors dans des réservoirs allongés. Une telle organisation est repré- sentée schématiquement sur la figure 3. Les rotors 43a et 46b sont disposés sur l'axe longitudinal du réservoir 10a, sous la cloche allongée 21a, L'eau d'égout et l'air sont introduits en parallèle dans le courant aspirant des deux rotors, tels qu'on l'a représenté, chaque rotor recevant la moitié de l'eau d'égout et de l'air nouvellement introduits.
Dans ce mode de réali- sation de l'appareil, on disperse immédiatement l'air et l'eau d'égout, à travers tout le contenu de la chambre d'aération et on les mélange intime- ment avec ce contenu, de la même façon qu'on l'a décrit pour un réservoir cylindrique.
<Desc/Clms Page number 8>
On prévoit un concentrateur de boue 53 à la partie inférieure du réservoir 10. Un tuyau 54 pour la boue résiduaire, tuyau pourvu d'un robinet par du concentrateur 53 pour se diriger à l'extérieur du réservoir 10.
Le concentrateur 53 peut être très petit lorsqu'il sert uniquement à épais- sir la boue résiduaire ou en excès que l'on extrait du procédé, cette boue étant la seule que l'on laisse se déposer dans l'appareil. Le reste de la boue activée retourne, depuis le tube extérieur 23 jusqu'à la chambre d'aé- ration, sans se déposer ; réglant la quantité de boue activée évacuée à travers la canalisation des boues résiduaires, on peut maintenir la' srfaceduméange d'eau d'égout et de boue activée à tout niveau désiré. De préférence, on maintient le niveau de cette surface, sensiblement au niveau de l'extrémi- té inférieure du tube extérieur, de telle sorte que l'eau d'égout traitée et clarifiée se sépare du courant du mélange qui s'écoule latéralement.
Cette séparation est bien nette avec une ligne de démarcation franche en- tre l'eau d'égout clarifiée, qui se trouve au-dessus, et le mélange trouble, qui se trouve au-dessous.
Le fonctionnement de l'appareil sera aisément compris. L'eau d'é- gout à traiter dans l'appareil peut être de l'eau d'égout brute, mais de préférence est de l'eau d'égout brute décantée, c'est-à-dire de l'eau d'é- gout dont les matières solides qui se déposent facilement ont été précédem- ment éliminées de la manière habituelle, par exemple dans un clarificateur primaire, ou dans une chambre à sable non représentée. La partie inférieure du réservoir ainsi que la section 32 pour le courant ascendant et la section 33 pour le courant descendant du conduit 31 sont normalement complètement remplies par le mélange d'eau d'égout en traitement et de boues activées, tandis que la partie supérieure externe du réservoir est normalement remplie d'eau d'égout purifiée et clarifiée.
La rotation du rotor 43 sous l'action du groupe moteur-réducteur 12:. établit à travers la chambre d'aération 30 et la partie inférieure du réservoir un courant cyclique de ce mélange. L'eau d'égout qui arrive par la canalisation 52 et l'air et l'oxygène sous pres- sion arrivant par la canalisation 51 sont évacués dans le courant aspirant du rotor 43 et dispersés rapidement par ce rotor à travers toute la masse de liquide qui se trouve dans la chambre d'aération 30 L'air est brisé en fines bulles, dont l'oxygène est facilement absorbé par le liquide.
Les bulles de gaz, qui montent à travers la section 32 réservée au courant ascendant, produisent une montée d'air qui réalise une circula- tion du mélange, à travers le tube intérieur 22 et le tube extérieur 23 avec retour à la partie inférieure du réservoir. En raison de la montée de l'air, le niveau L1 du liquide du tube intérieur est un peu plus haut que le veau liquide L provoqué par le déversement de l'auge 15. Si la pous- sée ascendante due à la montée du gaz n'est pas suffisante pour maintenir la circulation, on peut utiliser l'hélice 46 pour l'augmenter ou la rempla- cer.
Le mélange s'écoule depuis le tube intérieur 22 jusque dans le tube extérieur 23 par-dessus du déversoir 36 constitué par le manchon réglable 35. ou à travers la ou les fenêtres 37 immergées et pratiquées dans le man- chog 35a. Depuis la surface du mélange qui s'écoule latéralement depuis le fond du tube extérieur 23. une partie effluente de l'eau d'égout, traitée et clarifiée, se sépare; elle monte dans la zone de liquide clarifié, d'où elle est soutirée par l'auge 15 et le conduite d'effluent 16. Le reste du mélange retourne en descendant vers la partie inférieure du réservoir et elle est entraînée par le courant aspirant du rotor 43, puis elle revient dans la chambre d'aération 30,. pour être à nouveau.dispersée dans cette chambre.
Au cours de l'écoulement à travers les tubes interne et externe, de l'air non dissous se sépare sous forme de bulles, à partir du mélange et s'échappe par le sommet ouvert des tubes, en entraînant avec lui du gaz carbonique qui se dégage, en raison de l'activité des bactéries dans la boue.
La plupart de l'air s'échappe pendant la montée du courant. Cependant, le courant descendant doit être suffisamment lent pour permettre l'évacuation à contre-courant du mélange des bulles d'air encore entraînées, afin d'évi- ter leur libération à la surface du mélange où elles pourraient gêner une clarification convenable.
<Desc/Clms Page number 9>
Cet écoulement à contre-courant du mélange et de l'air fournit un temps sup- plémentaire pour l'adsorption de l'oxygène par le mélange.
On peut maintenir au niveau désiré le niveau de la surface du mé- lange d'où sort l'eau d'égout clarifiée, en réglant la quantité de boue en- voyée au rebut à travers le concentrateur 53
La vitesse de circulation par le conduit 31 est contrôlée par le réglage de la hauteur du déversoir 36 ou de la dimension des fenêtres 37, par montée ou descente des manchons 35 ou 35a respectivement.Le contrôle convenable de la vitesse de circulation est tout à fait essentiel dans l'ap- pareil objet de l'invention. Si la vitesse de circulation est excessive, il s'ensuit une trop grande perturbation de la surface du mélange, ce qui en- traîne une mauvaise clarification.
Si, d'autre part, la vitesse de circula- tion t insuffisante,l'agitation intense sous la cloche a tendance'à s'é- tendre dans la partie extérieure du réservoir, ce qui gène l'obtention d'une clarification convenable.,
On a conduit pendant plusieurs mois, en continu, des essais dans une installation-pilote à l'aide du nouvel appareil et du'nouveau procédé, en traitant des eaux ménagères filtrées, en provenance d'une usine habituel- le d'eaux usées.
Le coefficient d'oxydation biochimique de l'eau d'égout brute fil- trée variait d'environ 50 à 200 parties par million. L'usine-pilote a pro- duit un effluent présentant un coefficient d'oxydation biochimique de 10 à 25 parties par million, avec un temps de rétention total de deux heures et demie. Le coefficient d'oxydation biochimique et la réduction des matières solides en suspension, tels qu'ils ont été obtenus, ont été sensiblement pratiquement identiques à ceux réalisés dans l'usine connue, traitant la même eau d'égout, avec des aérateurs mécaniques placés en série, mais pré- sentant un temps de rétention d'environ dix à douze heures. La boue obte- nue était plus dense que la boue provenant de l'usine d'aération mécanique et son indice de Mohlman était inférieur. La quantité d'air nécessaire à l'appareil et au procédé est très faible.
Les résultats de l'usine-pilote ont été obtenus en utilisant 0, 0037 m3 par litre d'eau d'égout traitée, tan- dis que dans une usine connue à air diffusé il était nécessaire, pour ob- tenir le même résultat, d'utiliser 0,0074 m3 par litre d'eau d'égput
Ces résultats mettent en évidence un énorme accroissement de la vitesse d'oxydation et de clarification de l'eau d'égout traitée par le procédé et l'appareil objets de l'invention, ainsi qu'une utilisation très favorable de l'oxygène.
La rapide oxydation obtenue est due, en.partie, à la rapide dispersion de l'air et de l'eau d'égout à traiter, à travers tou- te la masse de liquide qui se trouve dans la zone d'aération, et au mélange intime avec ladite masse, grâce à quoi chaque volume d'eau d'égout se trou- ve en contact avec une quantité d'air et de boue activée, égale à plusieurs fois celle qui a été introduite par volume d'eau d'égout.Dans les usines connues, travaillant avec des boues activées, chaque volume d'eau d'égout vient en contact uniquement avec les volumes d'air et de boue activée in- troduits pour le traitement d'un tel volume d'eau d'égout.
Un autre facteur important qui contribue à l' oxyda,tion rapide des matières boueuses est la complète élimination de toute période de rétention tranquille ou d'état stagnant entre les périodes d'aération de la boue dans la chambre d'aération. En raison de la circulation en continu décrite, les bactéries contenues dans la boue sont constamment maintenues dans des condi- tions aérobies, ce qui permet ainsi aux organismes microbiens de travailler avec le rendement maximum. @
La rapide clarification obtenue avec l'appareil objet de l'inven- tion est due au fait que la clarification est réalisée par la séparation d'une eau d'égout clarifiée, d'avec un courant de liquide qui s'écoule laté- ralement.
La densité et les caractéristiques de bonne sédimentation de la. boue obtenue augmentent encore la vitesse de clarification.
<Desc/Clms Page number 10>
En raison de ces vitesses élevées d'oxydation et de clarification, un-'appareillage relativement peu important est susceptible de traiter des volumes importants d'eau d'égout. Dans les installations importantes, on peut utiliser plusieurs appareils objets de l'invention, et on les fait tra- vailler habituellement en parallèle. Cependant, on peut les relier en série, si on le désire. Lorsqu'on traite, par exemple, des eaux usées ou résidu- aires qui sont difficiles à purifier, il peut être avantageux d'utiliser un traitement étagé.
De plus, le procédé et l'appareil objets de la présente invention peuvent être utilisés pour traiter des liquides pollués qui ont subi un traitement préliminaire par d'autres procédés, tels que les procédés chimiques, ou par filtration sur filtre à ruissellement.En conséquence, tandis qu'habituellement, on traite, dans l'appareillage objet de l'inven- tion, une eau.d'égout brute ou une eau d'égout brute précipitée, on doit comprendre que, lorsque l'on se réfère au terme "liquide à traiter", cette expression désigne également des liquides pollués qui ont été partielle- ment traités, que ce soit par le même procédé ou par des procédés différents.
On voit que la présente invention a pour objet un procédé et un appareillage nouveaux pour le traitement des liquides pollués ou usés, trai- tement réalisé à l'aide de boue activée, et dont les résultats sont compara- bles à ceux obtenus dans les installations connues ; ces résultats sont atteints dans une fraction du temps nécessité dans les usines connues, et avec une quantité plus faible d'air par litre d'eau d'égout traitée.
On pourrait apporter à l'invention de nombreux changements et mo- difications sans s'écarter pour cela de son esprit.
.REVENDICATIONS.
1. Appareil pour la purification biologique et la clarification de liquides pollués ou usés, caractérisé en ce qu'il comprend des disposi- tifs pour introduire le liquide pollué, à aérer,' à une partie inférieure d'une chambre d'aération, des dispositifs pour envoyer de l'oxygène dans une partie inférieure de la chambre d'aération précitée, une sortie pour le liquide aéré, qui sort de la partie supérieure de ladite chambre d'aération, et au moins un rotor destiné à disperser instantanément le liquide et l'oxy- gène nouvellement introduits, cette dispersion étant réalisée à travers la totalité des matières contenues dans la chambre d'aération, le rotor préci- té étant disposé à la partie inférieure de ladite chambre d'aération et étant construit et disposé de telle sorte que, lorsqu'il tourne, il établis- se,
dans la chambre d'aération, un courant cyclique présentant une compo- sante radiale dirigée vers l'extérieur et une composante radiale dirigée vers l'intérieur, courant intéressant la totalité des matières contenues dans la chambre d'aération,tandis que les dispositifs qui serventà intro- duire le liquide pollué et l'oxygène débouchent dans le trajet du courant radial susdit qui est orienté vers l'intérieur.