CA1052918A - Traitement aerobique dans une enceinte devisee en zone peripherique de decantation et zone centrale d'activation - Google Patents

Traitement aerobique dans une enceinte devisee en zone peripherique de decantation et zone centrale d'activation

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CA1052918A
CA1052918A CA219,637A CA219637A CA1052918A CA 1052918 A CA1052918 A CA 1052918A CA 219637 A CA219637 A CA 219637A CA 1052918 A CA1052918 A CA 1052918A
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Abstract

Installation de traitement d'eaux usées par digestion bactérienne constituée d'une cuve cylindrique reposant sur une base en forme de tronc de cône inversé et comportant une paroi ou jupe intérieure délimitant une zone centrale d'activation et une zone périphérique de décantation et de prélèvement des eaux épurées, une cheminée centrale étant associée à un dispositif d'oxygénation, tel qu'une turbine ou aérateur, dans laquelle la paroi intérieure délimitant la zone de décantation périphérique est prolongée à sa base par un élément de paroi parallèle à la base de la cuve en définissant un passage étroit faisant communiquer la zone centrale d'activation avec la zone périphérique, ce passage en forme de couronne présentant un diamètre croissant vers le haut et assurant un cheminement non vertical des filets de fluides ascendants.

Description

105'~918 La présente invention concerne une cuve pour le traite-ment d'eaux usées par digestion bactérienne.
Plus particulièrement, l'invention concerne une unité de traitement en vue de l'oxydation des déchets organiques en sus-pension dans les eaux usées, ces déchets organiques étant soumis à oxydation par digestion aérobie de micro-organismes développés au sein du milieu liquide.
On sait que les cuves de traitement par digestion aérobie doivent permettre à la fois l'apport au sein du milieu liquide de l'oxygène nécessaire au développement, a la proliféra-tion et à l'action des micro-organismes au sein des "boues activées"; a cet effet, on prévoit l'action d'une turbine d'aéra-tion tournant a faible vitesse et creant, d'une part, un brassage des eaux en vue d'assurer leur homogénéité et, d'autre part, une émulsion et l'introduction d'air au sein du milieu liquide sous forme de bulles, cet air apportant l'oxygene necessaire aux micro-organismes en suspension; cependant, il est egalement necessaire, au sein de la cuve, de separer cette zone d'activation d'une zone de decantation ou de repos telle qu'on puisse y prelever les -eaux traitees et epurees.
Le probleme auquel on se heurte consiste a trouver un equilibre dynamique entre la zone centrale d'activation soumise a l'action de la turbine, cette zone correspondant au brassage des eaux et a l'apport d'oxygene atmospherique, d'une part, et -la zone de repos ou de décantation d'ou seront prélevées les eaux épurees, d'autre part.' ~ -Selon une caractéristique connue en soi, on utilise une jupe intérieure délimitant au sein de la cuve une zone péri-phérique de tranquillisation ou se rassemblent les eaux épurées et évacuées par une goulotte ou une conduite.
Cependant, il demeure délicat de définir exactement la zone frontiere ou zone de passage entre la partie centrale de la ~ ' .

~ , ' ' '' ' ' : :- ~

1~)5'~9~8 cuve ou zone d'activation et la couronne périphérique de tran-quillisation; il importe en effet d'éviter que les eaux remon-tant de la partie centrale d'activation vers la zone périphéri-que, en déterminant un courant ascendant, n'entraînent alors des particules organiques en suspension non digérées.
Le but de la présente invention est donc de créer un equilibre entre les zones peripherique ou de tranquillisation et la zone centrale d'activation en definissant une section de pas-sage entre ces deux zones, telle que la remontee des eaux vers la partie periphérique n'entraîne pas un nombre trop élevé de particules non digérées.
L'invention concerne, à cet effet, une installation de traitement d'eaux usées par digestion bactérienne comportant:
une cuve extérieure cylindrique ayant une base en forme de tronc de cône inversé; une paroi a l'intérieur de ladite cuve délimi-tant intérieurement une zone centrale d'activation et, avec ladite cuve, une zone périphérique de décantation et de prélevement des eaux épurées, et une cheminée au centre de la zone d'activation associée à un dispositif d'oxygenation. La paroi int~rieure, qui delimite avec la cuve exterieure la zone de decantation peri-pherique, est prolongee à sa base par un element de paroi qui definit un passage étroit faisant communiquer la zone centrale d'activation avec la zone périphérique. Ce passage est en forme de couronne et présente un diamètre croissant vers le haut pour assurer ainsi le cheminement non vertical des filets de fluide ascendants.
Selon une forme de réalisation de l'invention la paroi délimitant, avec la cuve, la zone de décantation est formée d'un tronc de cône droit sup~rieur et d'un tronc de cône inversé infé-rieur dispose parallèlement au tronc de cône inverse constituantla base de la cuve, le tronc de cône inverse formant la base de la paroi et le tronc de cône inverse formant la base de la cuve . ~ ~ - 2 -105;~918 étant disposés concentriquement l'un par rapport à l'autre et étant réunis par des cloisonnements radiaux définissant entre eux des conduits par lesquels la zone centrale d'activation communi-que avec la zone périphérique de décantation.
Selon une autre réalisation la base de la cuve est prévue avec un profil général curviforme, la base de la paroi intérieure étant prévue également avec un profil curviforme se resserrant en direction de la base de la cuve, la base de la paroi intérieure suivant a distance sensiblement constante la base curviforme de la cuve en définissant un passage resserré cons-titué par une couronne ou volume de révolution de section incur-vée et de diamètre s'élargissant vers le haut.
Les parois, respectivement de la base de la cuve, d'une part, et de la base de la jupe, d'autre part, se suivent sur une certaine distance en définissant une section de passage annulaire dont le diamètre va croissant vers le haut; dans ces conditions, le cheminement des filets de fluide au sein de ce passage est non vertical.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée -en rapport avec une forme de réalisation préférentielle pré-sentee a titre d'exemple non limitatif en se référant aux ~ -diverses planches de dessins annexées.

., ~ , ~ . . .

~05;~918 La figure 1 représente une vue en élévation frontale d'une cuve de traitement selon une première forme avec capacité
auxiliaire de décantation.
La figure 2 représente une vue en plan de l'ensemble de la capacité auxiliaire.
La figure 3 représente une vue en élévation latérale montrant la cuve et la capacité auxiliaire la prolongeant.
La figure 4 montre une vue en coupe de la cuve et de sa capacité auxiliaire qui lui est rapportée.
La figure 5 représente une variante sans capacité
auxiliaire.
Les figures 6 et 7 représentent une autre variante de l'invention pour une cuve de traitement de plus grande dimension à jupe intérieure biconique.
Les figures 8 et 9 représentent une turbine d'aéra-tion adaptée à la réalisation d'un dispositif d'oxygénation pour les cuves des figures 1 ~ 7.~ :
Selon les figures 1 à 4 on voit que l'unité de traitement se compose d'une cuve 1 formée d'un corps de révolu-tion de forme générale avoidale, par exemple cette cuve peutêtre décomposée en deux parties supérieure et inférieure qui s'emboîtent l'une dans l'autre.
Les effluents à traiter arrivent par la canalisation
2 qui débouche dans la partie centrale 3 correspondant à la zone d'activation de la cuve. Cette zone centrale d'activation
3 est séparée de la zone périphérique 4 par une paroi intéri-eure 5 formant une jupe intérieure.
De facon connue les eaux déversées dans la partie centrale 3 sont soumises à un phénomène d'oxygénation par insufflation d'air ou par brassage du milieu de facon à
dissoudre l'oxygène atmosphérique dans la phase liquide et à

permettre l'apport d'oxygène nécessaire à l'action et au .- - 3 -.

~(~5'~9~8 développement des colonies de bactéries agissant dans le milieu en traitement.
La jupe se prolonge vers le bas en suivant dans sa partie 6 à courte distance la paroi voisine 7 de la cuve;
le bord inférieur de la jupe 8 est dans l'exemple représenté
découpé en dents de scie et il définit ainsi par rapport à la paroi une pluralité de passages de section étroite permettant la communication des eaux provenant de la zone centrale d'activation 3 vers la zone périphérique annulaire 4 d'où elle sera évacuée.
Comme on le voit sur les figures 1 à 4 l'ensemble de la cuve qui forme un corps de révolution de forme générale ovoide comporte latéralement une capacité rapportée ayant la forme générale d'une hotte.
Cette capacité comporte deux parois latérales 10 et 10' de forme générale triangulaire et associées à un fond 11 formant un plan incliné rejoignant la base de la cuve; à la partie supérieure de cette hotte et en position périphérique ; - .
débouche la canalisation 12 pour l'évacuation des eaux traitées.
Le fil de l'eau est représenté dans la cuve de traitement par la ligne 13 correspondant sensiblement au ; niveau d'évacuation de l'embouchure de latubulure 12.
A l'intérieur de la capacité auxiliaire 14 en forme de hotte et précédemment décrite, on a disposé un jeu de chicanes 15r 16 et 17; ces chicanes de déflection s'étendent -~
vers le bas jusqu'~ un niveau voisin du fond 11 de la capacité
auxiliaire; les chicanes 16 et 17 dépassent sensiblement le niveau du fil de l'eau 13 en sorte qu'elles s'opposent au - cheminement ultérieur vers l'aval des flottants et notamment des particules de graisse, l'eau est obligée de suivre le parcours des flèches.
Ainsi les chicanes disposées dans la capacité
- 4 -105;~918 auxiliaire jouent un double rôle: d'une part elles freinent la vitesse d'écoulement des veines de fluide en favorisant un effet de décantation gravimétrique auxiliaire; d'autre part elles s'opposent au passage des particules flottantes et notamment des vésicules de graisse qui auraient pu se trouver acheminées dans la zone de décantation sans avoir été totale-ment digérées dans la zone d'activation; la capacité auxili-aire joue ainsi également un rôle de séparateur à graisses incorporé dans la cuve de digestion.
Dans la capacité auxiliaire rapportée en position excentrée et périphérique sur la cuve de traitement, les eaux subissent donc une nouvelle opération de séparation physique, les particules flottantes étant piégées à la surface par les chicanes tandis que les particules lourdes sont sédimentées et rejoignent la base de la cuve en suivant le plan incliné
formé par la paroi 11.
Les particules flottantes peuvent être prélevées et évacuées par la partie supérieure, la hotte formant capacité
auxiliaire étant prévue avec un couvercle articulé en 18, accessoirement un dispositif d'évacuation latéral pourrait être prévu.
On obtient ainsi un ensemble de traitement d'eaux usées compact et réunissant dans un ensemble unique et homogène différentes parties fonctionnelles concourant à l'obtention d'un traitement régulier et équilibré des effluents soumis en même temps à un t~aitement biologique et à une séparation gravimétrique dont les effets conjugués permettent d'obtenir à la sortie une eau parfaitement épurée.
Selon la figure 5 on voit que la base de la paroi ou jupe 21 a un profil ovoidal qui suit sensiblement le profil ovoidal de la base de la cuve 20.
Les réalisations des figures 1 à 5 permettent des ~S;~18 traitements à faible débit et peuvent équiper des maisons individuelles ou ensembles correspondant à moins de vingt habitants.
L'installation selon les figures 6 et 7 est prévue par contre pour des débits plus élevés correspondant par exemple à la desserte de lotissements ou d'unités d'habitation de 20 à 200 habitants ou plus; elle comporte une cuve 31 constituant l'enceinte de traitement et contenant les eaux usées 32 soumises à digestion en milieu bactérien; une paroi ou jupe intérieure 33 isole une zone périphérique de décanta-tion 34 d'où sont prélevées les eaux traitées par une goulotte 35.
Le fond de la cuve est en forme de tronc de cône ~ - :
inversé 36. ! .
Une cheminée centrale 37, associée à un dispositif ;
d'oxygénation et de circulation interne des eaux non représenté
aux dessins permet une circulation ascendante centrale et un retour des eaux par l'extérieur. ~-Selon l'invention la paroi interne 33 délimitant la zone de décantation et en forme de cône est prolongée inférieure-ment par une embase 38 au delà d'une partie centrale cylindrique 42 de faible hauteur.
L'embase tronconique 38 est concentrique et parallèle à l'embase 36 de la cuve et elle est séparée par un espace de quelques centimètres d'épaisseur. : -Des cannel~res ou cloisonnements 39, 39', 39", 39''' formées de barrettes ou plaquettes ou profilés disposés radiale-ment et inclinés par rapport à la génératrice de l'embase 38 du décanteur sont solidaires de cette embase 38 et viennent porter contre l'embase 36 de la cuve; entre deux cannelures ou cloisonnements voisins est ainsi formé un canal par lequel la partie inférieure de la zone de décantation communique avec -.

, . . . . . . . .

105;~918 la cellule d'activation 41. Cette pluralité de canaux faisant communiquer la zone de décantation à la partie centrale du volume d'aération permet une amélioration sensible du rendement du volume d'aération pour les raisons qui ont été exposées précédemment.
Les flèches F 1 montrent le courant ascendant des eaux dans la cheminée de recirculation, les flèches F 2 montrent le retour des eaux dans la zone externe. Les flèches F 3 montrent le courant ascendant des eaux dans la zone de décantation pour leur prélèvement dans la goulotte 35. Les flèches F 4 montrent le sens de sédimentation et de décanta-tion des particules à la base de la zone de décantation et dans les canaux définis par les cloisonnements.
La turbine d'aération représentée aux figures 8 et 9 est disposée horizontalement à l'aplomb du plan d'eau en étant immergée jusqu'au niveau convenable et réglable en hauteur selon les besoins et résultats recherchés.
La turbine comporte un axe central de rotation 51 surmontant 1'ensemble et apte à être solidarisé sur 1'arbre moteur non représenté. L'axe est solidaire par deux éléments de jonction disposés en croix 52 et 52' d'un élément annulaire 53 supportant les pales 54, 54', 54".
Au centre et dans l'espace défini par l'intérieur de l'élément annulaire, la turbine comporte un cône 55 de guidage constitué d'un corps creux et solidarisé sur l'élément annulaire par exemple par soud~re.
Sur la face inférieure de l'élément annulaire 53 sont rapportées les pales ou ailettes de la turbine, celles-ci sont constituées de lames verticales comportant une partie ~-supérieure 56 repliée à angle droit et susceptible d'être solidarisée sur l'élément support annulaire par soudure.
Les pales ont la forme d'un triangle, un petit côté

. . - ., . . -l(?S'~9~8 57, 57', 57" constitue le bord externe de la pale et est sensiblement moins long que l'autre côté 58, 58', 58" rejoignant vers le centre la base du cône de guidage.
Comme représenté à la figure 9 les pales ont un profil curviligne et comportent dans le sens de rotation de la turbine représenté par la flèche F une première zone très légèrement concave I suivie vers la périphérie par une seconde zone nettement convexe II.
De plus les pales sont positionnées sur leur support 10 de fa,con à ce que leur axe longitudinal A, forme avec le . -rayon R passant par leur centre un angle ~ de sensiblement 45.

. . . : -- . .

Claims (8)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Installation de traitement d'eaux usées par diges-tion bactérienne comportant: une cuve extérieure cylindrique ayant une base en forme de tronc de cône inversé; une paroi à
l'intérieur de ladite cuve délimitant intérieurement une zone centrale d'activation et, avec ladite cuve, une zone périphérique de décantation et de prélèvement des eaux épurées; une cheminée au centre de la zone d'activation associée à un dispositif d'oxy-génation; installation dans laquelle la paroi intérieure, délimi-tant avec la cuve extérieure la zone de décantation périphérique, est prolongée à sa base par un élément de paroi définissant un passage étroit faisant communiquer la zone centrale d'activation avec la zone périphérique, ce passage étant en forme de couronne et présentant un diamètre croissant vers le haut et assurant ainsi un cheminement non vertical des filets de fluides ascendants,
2. Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, dans laquelle la paroi délimitant avec la cuve la zone de décantation est formée d'un tronc de cône droit supé-rieur et d'un tronc de cône inversé inférieur disposé parallèle-ment au tronc de cône inversé constituant la base de la cuve, le tronc de cône inversé formant la base de la paroi et le tronc de cône inversé formant la base de la cuve étant disposés con-centriquement l'un par rapport à l'autre et étant réunis par des cloisonnements radiaux définissant entre eux des conduits par lesquels la zone centrale d'activation communique avec la zone périphérique de décantation.
3. Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, dans laquelle la base de la cuve est prévue avec un profil général curviforme, la base de la paroi étant prévue également avec un profil curviforme se resserrant en direction de la base de la cuve, la base de la paroi suivant à
distance sensiblement constante la base curviforme de la cuve en définissant un passage à section annulaire dont le diamètre va croissant vers le haut; le cheminement des filets de fluide au sein de ce passage étant ainsi incliné par rapport à la verticale.
4. Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cuve comporte une capa-cité auxiliaire formée par une excroissance latérale de la cuve, cette capacité latérale auxiliaire comportant une ouverture pour l'évacuation des eaux traitées et formant une zone de séparation gravimétrique complémentaire.
5. Installation de traitement d'eaux usées selon la revendication 4, caractérisée en outre en ce que la capacité
auxiliaire a la forme générale d'une hotte s'élargissant vers le haut, raccordée au reste de la cuve et disposée radialement par rapport à cette dernière.
6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en outre en ce que l'embouchure de la conduite d'évacuation des eaux traitées est disposée à la partie périphérique de la capacité
auxiliaire, du cote oppose à son raccordement sur le reste de la cuve.
7. Installation selon la revendication 4, caractérisée en outre en ce que ladite capacité auxiliaire comporte inté-rieurement au moins une paroi formant chicane de déflection dis-posée transversalement par rapport à l'axe d'écoulement des eaux.
8. Installation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, dans laquelle le dispositif d'oxygénation comporte une turbine d'aération comprenant un cône central dont le sommet est tourné vers le bas à l'état immergé; des ailettes de turbine étant disposées sur une partie annulaire fixée à la base du cône;
lesdites ailettes ayant sensiblement la forme d'un triangle raccordé par un côté à ladite partie annulaire; l'angle opposé
audit côté étant immergé dans le milieu à brasser; lesdites ailettes ayant un profil curviligne et présentant dans le sens de rotation de la turbine une face très légèrement concave suivie vers la périphérie d'une face nettement convexe.
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